重大發(fā)現(xiàn)|首個(gè)不依賴于ACE2的新冠病毒新受體——AXL

日期：2021-02-03 14:22:16

?熱搜持續(xù)！

Worldometer新冠疫情最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，#全球累計(jì)新冠確診病例超1億#，累計(jì)死亡病例逾214萬例。確診病例最多的五個(gè)國(guó)家為美國(guó)、印度、巴西、俄羅斯、英國(guó)，死亡病例最多的五個(gè)國(guó)家為美國(guó)、巴西、印度、墨西哥、英國(guó)。

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最近熱搜頻繁，目前國(guó)內(nèi)多地出現(xiàn)了聚集性疫情，自2020年新型冠狀病毒疫情蔓延全球，已構(gòu)成了對(duì)人類社會(huì)的強(qiáng)大挑戰(zhàn)。而理解新冠病毒與人體系統(tǒng)的相互作用，包括新冠病毒感染、入侵、復(fù)制及免疫逃逸的機(jī)制，是開發(fā)疫苗、診斷治療的理論依據(jù)。

受體是病毒感染人體的決定性條件，對(duì)于預(yù)防、診斷和治療病毒感染及其相關(guān)疾病都具有重要而深遠(yuǎn)的意義。自從石正麗團(tuán)隊(duì)揭示血管緊張素轉(zhuǎn)化酶-2 (ACE2)是新冠病毒入侵細(xì)胞的受體以來，新冠病毒的其他受體也在陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)。

要說近期最火熱的新冠研究發(fā)現(xiàn)，那無疑是西湖大學(xué)/復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Cell Research聯(lián)合發(fā)表的研究性論文"AXL is a Candidate Receptor for SARS-CoV-2 that Promotes Infection of Pulmonary and Bronchial Epithelial Cells"：

該研究發(fā)現(xiàn)，AXL蛋白是新冠病毒感染人類呼吸系統(tǒng)的潛在受體。這也是目前發(fā)現(xiàn)的首個(gè)不依賴于ACE2的新冠病毒新受體。

猜測(cè)：新冠病毒在人類呼吸系統(tǒng)中還有其他重要受體

早在疫情之始，研究人員就已證明了SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞的主要受體是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶II（ACE2），但已有多項(xiàng)研究表明，ACE2在人的肺部和氣管中的整體表達(dá)量并不高，實(shí)際上，ACE2只在腎臟和消化系統(tǒng)中表達(dá)水平較高，在其他組織中只有不到1%表達(dá)，如心臟（0.3%）、肝臟（0.1%）、大腦（0%）、肺（0.1%）和氣管（0.2%），因此研究人員推測(cè)必然存在一些輔助受體或相關(guān)的宿主因子輔助SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞。

首先使用假病毒感染人腎源細(xì)胞系、肺源性細(xì)胞系、支氣管源性細(xì)胞系、胃源細(xì)胞系、肝源性細(xì)胞系、乳腺細(xì)胞系和神經(jīng)源性細(xì)胞系，篩選出易受感染的細(xì)胞系：肺源性細(xì)胞系H1299、支氣管源性細(xì)胞系BEAS-2B。

使用TAP-MS分析等方法篩選與SARS-CoV-2 S（S蛋白簡(jiǎn)寫為S）靶蛋白互作的蛋白，篩選出了22個(gè)高可信度的候選受體/共受體。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬及分子力學(xué)/泊松-玻爾茲曼表面積計(jì)算，對(duì)這些候選受體與新冠病毒刺突蛋白形成的復(fù)合物進(jìn)行了一系列模擬計(jì)算，并最終篩選出結(jié)合強(qiáng)度排名前三的候選受體：AXL、EGFR和LDLR。

用于潛在SARS-CoV-2受體的集成蛋白質(zhì)組學(xué)計(jì)算流程示意圖

證實(shí)：新冠病毒可利用宿主的AXL蛋白入侵呼吸系統(tǒng)

通過使用FLAG標(biāo)簽的SARS-CoV-2 S和MYC標(biāo)簽的AXL、EGFR和LDLR驗(yàn)證相互作用，發(fā)現(xiàn)AXL、ACE和SARS-CoV-2 S主要共定位于細(xì)胞膜，而LDLR和EGFR則不是，因此可以排除LDLR和EGFR。在HEK293T、H1299和BEAS-2B以及人原代肺細(xì)胞中檢測(cè)這些蛋白的蛋白和mRNA，結(jié)果顯示，在所有細(xì)胞系中ACE2表達(dá)較低；H1299和BEAS-2B細(xì)胞以及人原代肺細(xì)胞中AXL表達(dá)較高，同時(shí)AXL在大多數(shù)檢測(cè)的人體組織中表達(dá)。這些結(jié)果表明AXL可能獨(dú)立于ACE2促進(jìn)SARS-CoV-2感染的功能。

研究團(tuán)隊(duì)隨后發(fā)現(xiàn)，AXL的敲除可以顯著減少假病毒對(duì)于H1299細(xì)胞的感染。為了排除AXL幫助ACE2介導(dǎo)病毒感染的可能性，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了ACE2或/和AXL敲除的H1299細(xì)胞系，并發(fā)現(xiàn)敲除ACE2對(duì)于病毒感染H1299細(xì)胞并無影響，而敲除AXL顯著降低了假病毒的感染。在細(xì)胞培養(yǎng)基中加入合成的可溶性的AXL重組蛋白可以有效抑制病毒感染H1299細(xì)胞。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)ACE2和AXL之間并不存在相互交叉的抑制感染功能，提示AXL可能是不依賴于ACE2的新冠病毒新受體。

病毒感染實(shí)驗(yàn)證實(shí)AXL是新冠病毒在肺細(xì)胞上的重要受體

在明確了AXL可以以受體形式結(jié)合新冠病毒刺突蛋白介導(dǎo)假病毒進(jìn)入后，研究團(tuán)隊(duì)在生物安全防護(hù)三級(jí)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了新冠病毒的真病毒感染實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明AXL可以不依賴于ACE2獨(dú)立介導(dǎo)新冠真病毒的感染。將293T細(xì)胞中的ACE2及AXL蛋白雙敲除后，單獨(dú)過表達(dá)AXL就可以促進(jìn)病毒感染，而AXL重組蛋白或是新冠病毒刺突蛋白NTD重組蛋白的加入可以抑制AXL介導(dǎo)的病毒感染，證實(shí)了AXL介導(dǎo)的的新冠病毒感染不依賴于ACE2。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在肺上皮細(xì)胞系H1299和正常肺上皮細(xì)胞形成的肺上皮類器官中敲除了AXL，發(fā)現(xiàn)新冠病毒感染被顯著抑制。加入可溶的AXL重組蛋白或是新冠病毒刺突蛋白NTD重組蛋白，也可以大大抑制病毒感染。

最后，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)在新冠病人中，AXL的表達(dá)與病毒載量和病程發(fā)展高度相關(guān)。

綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明AXL是SARS-CoV-2入侵人體的新型候選受體，它可能在促進(jìn)人類呼吸系統(tǒng)的病毒感染中發(fā)揮重要作用，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和闡明其具體機(jī)制，將有助于開發(fā)新冠治療方案。

進(jìn)程：SARS-CoV-2宿主受體研究大發(fā)現(xiàn)

2020年2月3日，Nature雜志發(fā)表了石正麗團(tuán)隊(duì)針對(duì)新冠病毒的鑒定工作，論文標(biāo)題為“Pneumonia outbreak is associated with a novel coronavirus of likely bat origin”。論文首次揭示ACE2是新冠病毒入侵細(xì)胞的受體，開啟了新冠病毒受體大發(fā)現(xiàn)的旅程。

2020年3月14日，陳志南等團(tuán)隊(duì)合作發(fā)現(xiàn)CD147是新冠病毒入侵細(xì)胞的新受體，文章發(fā)表在Signal Transduction and Targeted Therapy，題目為 “SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein”。該研究發(fā)現(xiàn)新冠病毒通過S蛋白與宿主細(xì)胞上的受體CD147結(jié)合，從而介導(dǎo)病毒入侵。

2020年5月13日，香港大學(xué)李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)系教授袁國(guó)勇團(tuán)隊(duì)在Nature Medicine雜志上發(fā)表題為"ACE2 and TMPRSS2 are expressded on the human ocular surface,suggesting susceptibility to SARS-CoV-2 infection"文章，證實(shí)SARS-CoV-2 可以感染人和蝙蝠的腸類器官，進(jìn)一步表明 SARS-CoV-2 可能通過宿主腸道傳播。研究人員還發(fā)現(xiàn)，在誘導(dǎo)分化的人腸類器官中，SARS-CoV-2 入侵宿主細(xì)胞所需的ACE2和TMPRSS2的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平均明顯提高。

2020年8月4日，香港大學(xué)醫(yī)學(xué)院與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所等單位聯(lián)合完成的最新研究成果"SARS-CoV-2 infects human neural progenitor cells and brain organoids" 在 Cell Research（IF=20.507）上以Letter to Editor 形式在線發(fā)表。這項(xiàng)工作首次發(fā)現(xiàn)了新型冠狀病毒感染人神經(jīng)祖細(xì)胞（hNPCs）和類腦器官（brain organoids）的證據(jù)。本研究首次發(fā)現(xiàn)了3D腦類器官中TUJ1（神經(jīng)元標(biāo)記物）和NESTIN（神經(jīng)祖細(xì)胞標(biāo)記物）陽性細(xì)胞區(qū)域可以被SARS-CoV-2感染，這表明新型冠狀病毒可以感染人腦中的皮質(zhì)神經(jīng)元和神經(jīng)祖細(xì)胞。

2020年10月21日，來自頂級(jí)期刊 Science上的兩份不同文章的同一研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)讓新冠病毒能夠在人類細(xì)胞中具有高度傳染性并且迅速傳播的“秘密開關(guān)”。題目分別為“Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and infectivity”和“Neuropilin-1 is a host factor for SARS-CoV-2 infection”，分別從新冠病毒刺突蛋白（S蛋白）的氨基酸序列和新冠患者中常見嗅覺障礙得到啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)neuropilin-1（NRP1）促進(jìn)了新冠病毒細(xì)胞的進(jìn)入和感染。

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AXL蛋白是新型冠狀病毒感染人類呼吸系統(tǒng)的潛在受體，且AXL可能成為不依賴于ACE2的新冠病毒新受體，為新冠肺炎的治療提供了新的靶點(diǎn)。

AXL是一種受體酪氨酸激酶，定位在細(xì)胞膜上，廣泛參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存、增殖、遷移與分化。AXL最早發(fā)現(xiàn)于慢性粒細(xì)胞白血病的病人中，也有研究認(rèn)為可能參與癌癥的發(fā)生。在各類血液瘤以及多種實(shí)體瘤中經(jīng)常存在過度表達(dá)的現(xiàn)象，它與腫瘤細(xì)胞的存活和生長(zhǎng)以及腫瘤的轉(zhuǎn)移相關(guān)。而在靶向以及化療藥物治療中，AXL的過表達(dá)是導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生耐藥性的一種重要的作用機(jī)制。

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