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          蛋白質組學在病毒入侵宿主中的研究

          儀器信息網 2020/02/11 16:50:26 點擊 148 次

          2020年初,一場突如其來的疫情打亂了大家的生活節奏。面對來勢洶涌的疫情,全國上下正在積聚力量,全力戰勝新型高致病性冠狀病毒2019-nCoV)。醫護人員、解放軍戰士、志愿者們紛紛奔赴武漢,與疫魔競速,守衛著國民的生命安全,致敬最美逆行者!

          同時疫情研究者一樣沒有停下自己的腳步,特別是在分子水平,我們調研了基于Orbitrap超高分辨的蛋白質組學和結構組學技術在病毒學研究中的應用,謹以此文致敬白衣天使和深耕醫學研究的學者。

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          Orbitrap技術促進病毒機理研究

          病毒與宿主共同進化,獲得捕獲和操縱宿主細胞過程進行復制的機制傳播。同樣,宿主細胞會通過部署防御機制或通過適應感染環境。在整個感染過程中,細胞嚴重依賴于時空調控的病毒-宿主蛋白-蛋白相互作用的形成。 

          蛋白質組學方法與病毒學的結合促進了對病毒復制、抗病毒宿主反應和病毒對宿主防御的顛覆機制的深入研究。Orbitrap技術依靠其高靈敏度、高精度,高通量等特性在該方面表現出色。

          案例一:Orbitrap技術深度挖掘病毒-宿主蛋白質相互作用

          2019Viruses雜志上發表了基于組學技術研究宿主變化的綜述,質譜技術中基于親和純化分離蛋白質復合物隨后進行MS分析(AP-MS)的方法可以用于分離病毒-病毒和病毒-宿主多蛋白復合物,可識別間接和直接的蛋白質相互作用,提供相互作用事件的瞬時信息,或跟蹤單個病毒基因產物的過表達,以深入了解單個蛋白質的功能;表達蛋白質組學技術(定量蛋白質組學和翻譯后修飾組學)可以研究病毒蛋白的組成,宿主在病毒入侵過程中蛋白質和翻譯后修飾的動態變化。(Viruses 2019, 11, 878; doi:10.3390/v11090878

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          迄今為止,基于蛋白質組學方法的進展已經為識別數量驚人的病毒-宿主蛋白關聯鋪平了道路,科學家基于這些數據構建了包含了5000多種病毒成分和宿主細胞之間的非冗余蛋白相互作用數據庫。這些有價值的信息庫包括相互作用蛋白數據庫、

          VirHostNet(http://virhostnet.prabi.fr/)、VirusMentha(Nucleic Acids Res. 2015; 43(D1):D588–D592)、IntAct-MINT(Nucleic Acids Res. 2015; 43(D1):D583–D587)Uniprot。

           

          案例二:Orbitrap技術揭示新型塞卡病毒宿主因子

          Pietro, Scaturro, Alexey, et al. Nature, 2018

           

          寨卡病毒(ZIKV)最近成為全球健康問題,由于它的廣泛傳播和與嚴重的聯系新生兒神經癥狀和小頭癥。然而,與致病性相關的分子機制關于ZIKV的大部分仍然未知。

           

          技術路線:利用賽默飛 LTQ-OrbitrapOrbitrap Q Exactive HF質譜進行全蛋白質組學和修飾蛋白質組學(實驗路線見下圖a),研究對象為神經細胞系SK-N-BE2NPC細胞,表征細胞對病毒的反應,在蛋白質組和磷酸化蛋白質組水平上的變化,利用親和蛋白組學方法鑒定ZIKV蛋白的細胞靶點。使用這種方法,找到了386個與zikv相互作用的蛋白質,導致宿主在神經發育受損,視網膜缺陷和不孕。此外,確定了寨卡病毒感染后1216個磷酸化位點存在上調或下調,來自AKT, MAPK-ERKATM-ATR信號通路中,為防范ZIKV感染擴散提供機制基礎。在功能上,系統地理解了ZIKV誘導后的宿主的蛋白質和細胞通路水平的擾動,并對感染后細胞施加Rock抑制劑藥物干預,利用非標定量蛋白質組學方法分析差異蛋白進行驗證(下圖熱圖),補充這一空白。

          技術路線圖


          案例三:Orbitrap技術深入探尋寨卡病毒病毒與宿主的相互作用

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          Etienne Coyaud, et al.  Molecular & Cellular Proteomics,2018,

          技術路線

          技術路線:本文利用生物素識別以及IPMS親和純化結合MS 方法,研究寨卡病毒侵染后病毒與宿主細胞蛋白質的相互作用(技術路線見上圖),實驗結果揭示了1224個蛋白3033多肽形成的相互作用網絡(見下圖a)。相互作用包括多肽加工和質量控制、囊泡方面的作用運輸,RNA處理和脂質代謝。40%的 作用都是以新報道的相互作用。通過數據挖掘分析,揭示過氧化物酶體在ZIKV感染中的關鍵作用。

          病毒宿主蛋白相互作用網絡圖

           

          溫馨提示:

          積極防護  保護自己  戴口罩  勤洗手



          [來源:賽默飛色譜與質譜]  
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