新冠变异株基因表达揭秘，或可挖掘新冠广谱特效药新靶点

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SARS-CoV-2已在全球范围内感染数亿人并导致数百万人死亡，虽然新冠疫苗在减少住院人数方面发挥了重要作用，但新出现的突变株不断表现出对现有疫苗的免疫逃逸，我们迫切需要特异性治疗SARS-CoV-2的抗病毒药物来治疗不断出现的新冠患者。

近日，在预印本平台bioRxiv上发表了一篇名为“Global landscape of the host response to SARS-CoV-2 variants reveals viral evolutionary trajectories”的研究论文。在这项研究中，研究人员通过整合分析SARS-CoV-2变异株的基因组学和蛋白质组学，揭示了变异株突变如何改变病毒基因表达、病毒-宿主蛋白相互作用以及宿主的免疫反应，有望应用于抗病毒药物的研发。

文章主要发现了：

1.SARS-CoV-2侵染细胞后，宿主细胞的转录水平、蛋白表达水平、蛋白磷酸化位点都会发生广泛的改变。

2.激活宿主TBK1激酶，可以通过抑制病毒辅助因子Orf9b介导的免疫拮抗作用，促进病毒感染后机体的免疫反应。

3.SARS-CoV-2通过病毒与宿主间广泛存在的蛋白-蛋白相互作用（PPIs）劫持宿主细胞，一些重要的互作蛋白是潜在的抗病毒靶点。

4.宿主细胞对不同变异株感染的反应同时具有保守性和异质性，识别保守通路的核心因子是可行的药物研发思路。

5.plitidepsin能够减少多种SARS-CoV-2毒株在小鼠体内的病毒载量，有望成为新冠特效药。

SARS-CoV-2侵染细胞后导致的系统性改变

研究团队使用各个毒株侵染人气道上皮细胞，包括VIC, IC19, Alpha, Beta, Gamma, Delta和Omicron BA.1，并对感染后的细胞进行了转录组、蛋白质组、蛋白磷酸化组的检测，发现病毒感染后，宿主细胞RNA表达水平上升但蛋白水平下降，这代表了病毒在诱导宿主产生炎症反应的同时又抑制了宿主细胞正常的蛋白翻译，而磷酸化水平在感染后呈现双向性，反映了病毒感染过程中磷酸化信号应答的复杂性。

SARS-CoV-2侵染后宿主细胞的系统性改变

SARS-CoV-2编码四种同源结构蛋白（E、M、N和S）和16种非结构蛋白（Nsps），还包含由ORF编码的可变数量的辅助因子。SARS-CoV-2 Spike蛋白通过宿主受体ACE2介导病毒进入细胞，是研究最多的病毒蛋白。

研究团队前期已经证明SARS-CoV-2Spike蛋白以外的突变可以深刻地影响宿主对感染的反应，然而SARS-CoV-2不断进化，现如今出现了更多的变异株，这些变异株S蛋白以外的突变对其致病性带来的影响尚不清楚。

相比原始毒株VIC和IC19，各变异株（VOCs，包括Alpha、Beta、Gamma、Delta和BA.1）非结构蛋白和辅助因子的RNA和蛋白表达水平变化显著，表明变异株基因组在这些区域的突变影响了它们的表达。

VOCs的突变影响其RNA和蛋白水平

磷酸激酶TBK1是潜在的新冠药物靶点

之前已经证明了病毒蛋白的磷酸化可以调节其活性(如Orf9b)，因此，研究人员系统地比较了各VOCs的病毒蛋白磷酸化情况，在所有病毒中共检测到53个蛋白磷酸化位点，分别对应于Nsp1、Nsp3、S、M、N和Orf9b。28%(15/53)的位点在所有病毒中都是保守的，保守的磷酸化位点可能对SARS-CoV-2生命周期起到至关重要的调控作用。

之前报道过Orf9b S53磷酸化可以抑制其与人类TOM70的结合，破坏Orf9b介导的先天免疫拮抗作用，通过体外试验（ADP-Glo™ Kinase Assay），研究人员发现TBK1是Orf9b S53磷酸化的激酶，这表明，如果我们在感染过程中激活TBK1，可以通过抑制Orf9b介导的免疫拮抗作用，促进病毒感染后机体的免疫反应。

TBK1可以磷酸化Orf9b S53，促进机体抗病毒免疫反应

VOCs蛋白质编码突变改变了病毒与宿主蛋白质的相互作用

为了系统性的了解SARS-CoV-2是如何通过病毒与宿主间的蛋白-蛋白相互作用（PPIs）劫持宿主细胞，为了解病毒的复制与致病机制提供信息，研究人员将病毒相关蛋白标记后，通过亲和纯化质谱（AP-MS）鉴定高置信互作蛋白组，得到了1742个互作蛋白组，270组(16%)在VOC和W1之间存在显著差异，

研究发现VOC N蛋白对G3BP1/2和酪蛋白激酶II的亲和力降低，而Delta Orf9b和MARK激酶交互增加。其它值得注意的差异相互作用包括Alpha Nsp3和四肽CD151，它们之间的相互作用显著增加，而四肽CD151是一种可能促进冠状病毒感染的宿主因子。这些发现能帮助我们理解各个变异株之间为何存在致病性的差异。

宿主细胞对不同变异株感染的反应同时具有保守性和异质性

整合分析mRNA测序、定量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学数据，结果发现5284个基因在感染期间受到调控，将基因富集为不同功能模块后，对比不同VOC的差异变化模块，发现

各VOC间最相关的模块，表示不同变异株感染后宿主细胞共有的反应，包括细胞周期、蛋白质折叠、RNA翻译和加工、染色体结构和细胞骨架相关，而相关性最小的模块包括对外来生物的防御反应、先天免疫和细胞因子反应、离子转运、GPCR信号转导和代谢途径，说明宿主细胞对不同变异株感染的反应具有异质性。识别这些功能模块有望为我们提供新冠药物潜在的作用靶点。

不同变异株感染后宿主细胞的反应

宿主翻译抑制剂plitidepsin在体内具有广谱治疗效果

传统的抗病毒药物，如瑞德西韦，靶向结合的病毒酶经常会发生突变，从而产生抗药性。而靶向病毒复制所需的细胞宿主蛋白的抗病毒药物，则可以避免病毒产生耐药性。

研究人员找到了一种名为Plitidepsin（Aplidin）的药物，该药已在澳洲获批用于治疗多发性骨髓瘤（MM）。这种药物来源于地中海海鞘，能特异性地与eEF1A（一种被细胞用来产生其他蛋白质的蛋白质）结合，抑制eEF1A的生成，从而引发肿瘤细胞凋亡。既往研究表明，新冠病毒需要eEF1A来生成其蛋白质。如果没有这种蛋白质，病毒就会死亡。

研究人员在感染不同变异株的小鼠身上测试了该种药物。发现相较于对照组，接受预防性药物的小鼠的病毒载量和肺部炎症均有所降低。这些结果支持plitidepin作为一种治疗SARS-CoV-2感染的治疗策略，并强调了它作为一种广泛有效的治疗未来SARS-CoV-2变异株的潜力。

Plitidepsin展现出了广谱抗病毒能力

总结与展望

在这项研究中，研究团队通过多组学研究分析了SARS-CoV-2不断进化出现的突变是如何影响病毒的传播的，这些变异株表现出了很大的异质性，但研究人员也成功发现了它们之间存在的保守性，这些保守性有望为我们挖掘新冠广谱特效药潜在的靶点提供帮助。研究团队发现了包括TBK1激酶在内的潜在靶点，也证实Plitidepsin能够起到广泛的抗病毒功效，为我们战胜新冠病毒带来了曙光。

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