Drug targets for Dengue, Zika and Ebola viruses。圖片引自：https://www./news/38327/drug-targets-virus/

病毒是與其宿主共同進(jìn)化數(shù)百萬(wàn)年的分子機(jī)器，以利用其專門的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境進(jìn)行復(fù)制。這種共同依賴性表現(xiàn)為數(shù)千種影響細(xì)胞功能并可能導(dǎo)致疾病的分子變化。對(duì)這些變化的系統(tǒng)，定量理解對(duì)于理解這些疾病狀態(tài)和下一代治療方法的發(fā)展至關(guān)重要。然而，直到最近，蛋白質(zhì)組學(xué)、功能基因組學(xué)和細(xì)胞工程方面的技術(shù)進(jìn)步才允許在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中產(chǎn)生系統(tǒng)級(jí)交互作圖。通過(guò)將這些技術(shù)創(chuàng)新與傳染病聯(lián)系起來(lái)，我們努力深入了解健康和發(fā)病機(jī)制的分子機(jī)制。通過(guò)這種方式，我們可以使用“大數(shù)據(jù)”從系統(tǒng)到結(jié)構(gòu)再到患者，然后再回來(lái)為治療方法的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)提供信息。

加州大學(xué)舊金山分校的Nevan Krogan實(shí)驗(yàn)室專注于利用各種基于系統(tǒng)技術(shù)的高通量方法探索感染期間宿主細(xì)胞系統(tǒng)的變化。這些技術(shù)包括包括蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，如親和純化與質(zhì)譜（AP-MS）、翻譯后修飾（PTM）分析、交聯(lián)質(zhì)譜（XL-MS）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶鄰近標(biāo)記質(zhì)譜（APEX-MS）和定量質(zhì)譜。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合功能基因組技術(shù)，如CRISPR / Cas9編輯、遺傳相互作用圖譜、小RNA干擾（RNAi）篩選、染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）和微陣列分析等，研究了多種細(xì)菌和病毒病原體蛋白與宿主蛋白的相互作用。通過(guò)采用無(wú)偏見(jiàn)的系統(tǒng)傳染病方法，確定宿主中致病持續(xù)性和感染的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，這反過(guò)來(lái)可以為新治療策略的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供信息。

近日，Krogan實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合其它實(shí)驗(yàn)室同時(shí)在Cell雜志上發(fā)表兩篇論文，通過(guò)研究分析黃病毒和埃博拉病毒蛋白與宿主蛋白相互作用，解釋了這些病毒的關(guān)鍵毒力因子與致病機(jī)制。

在第一篇文章中，Krogan實(shí)驗(yàn)室與來(lái)自貝勒醫(yī)學(xué)院的Bellen團(tuán)隊(duì)聯(lián)手，通過(guò)親和純化-質(zhì)譜(AP-MS)方法，比較了登革病毒和寨卡病毒分別在人類和蚊媒宿主中的病毒-宿主蛋白間互作，并繪制了一系列互作圖譜【1】。 近年來(lái)，蚊媒黃病毒，包括登革病毒寨卡病毒等，帶來(lái)的公共衛(wèi)生問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。系統(tǒng)性的研究黃病毒是如何通過(guò)病毒-宿主蛋白相互作用，“綁架”宿主細(xì)胞的生理進(jìn)程，可以為研究黃病毒的復(fù)制和致病機(jī)制提供依據(jù)。 

通過(guò)親和純化-質(zhì)譜(AP-MS)方法發(fā)現(xiàn)通用和病毒特異性的病毒-宿主相互作用顯示出，黃病毒NS5蛋白通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄復(fù)合體PAF1C的募集來(lái)抑制干擾素刺激基因的表達(dá)；通過(guò)作用于SEC61易位子的小分子藥物，可同時(shí)在人類和蚊媒宿主中抑制登革和寨卡病毒的復(fù)制。本研究還報(bào)道了，寨卡病毒的NS4A可以特異性和一個(gè)與遺傳性小頭癥相關(guān)的基因ANKLE2相互作用，并且證明了寨卡NS4A在果蠅中的表達(dá)可引起小頭癥，且小頭癥的出現(xiàn)與ANKLE2的抑制表達(dá)相關(guān)，系統(tǒng)性揭示了寨卡病毒NS4A抑制大腦發(fā)育通過(guò)ANKLE-2依賴性方式。該研究提供了黃病毒-宿主蛋白的比較性研究圖譜，配合體內(nèi)生物學(xué)模型，為病毒的致病機(jī)制研究提供了生物學(xué)依據(jù)。

另一片文章中，Krogan實(shí)驗(yàn)室與來(lái)自佐治亞州立大學(xué) Basler團(tuán)隊(duì)合作【2】，通過(guò)親和純化與質(zhì)譜（AP-MS）方法鑒定的194個(gè)高度可信的埃博拉病毒與宿主間的相互作用蛋白。埃博拉病毒（EBOV）感染通常會(huì)導(dǎo)致人類致命的疾病，但很少有人知道EBOV如何在感染期間侵入宿主途徑。為了解決這個(gè)問(wèn)題，作者通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)等相關(guān)系統(tǒng)生物學(xué)方法構(gòu)建了埃博拉病毒蛋白與宿主蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)現(xiàn)的194個(gè)高可信度的相互作用蛋白中，包括阻止病毒復(fù)制的宿主泛素連接酶RBBP6，并且挖掘發(fā)現(xiàn)了該蛋白與病毒轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子VP30之間的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)蛋白模擬和分子對(duì)接等方法，發(fā)現(xiàn)了宿主蛋白R(shí)BBP6靶向病毒核蛋白結(jié)合裂縫處的VP30蛋白，并鑒定出RBBP6內(nèi)與VP30結(jié)合的23個(gè)氨基酸區(qū)域。此外，VP30-RBBP6肽復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)顯示，RBBP6與病毒核蛋白（NP）和VP30蛋白具有相同的結(jié)合界面，這意味著RBBP6與NP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合VP30，從而抑制埃博拉病毒RNA合成。內(nèi)源性RBBP6的敲低刺激了病毒轉(zhuǎn)錄并增加了EBOV復(fù)制，而RBBP6的肽模擬物的過(guò)度表達(dá)可以強(qiáng)烈抑制兩者的相互作用。因此，RBBP6肽模擬物可有效抑制埃博拉病毒感染，并成為候選藥物的理想靶標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

1、Shah, Priya S., et al. 'Comparative Flavivirus-Host Protein Interaction Mapping Reveals Mechanisms of Dengue and Zika Virus Pathogenesis.' Cell 175.7 (2018): 1931-1945.

2、Batra, Jyoti, et al. 'Protein interaction mapping identifies RBBP6 as a negative regulator of Ebola virus replication.' Cell 175.7 (2018): 1917-1930.