CD147-proteine đỉnh là một con đường mới cho sự nhiễm SARS-CoV-2 vào tế bào chủ
Tóm tắt
Trong bối cảnh cuộc chiến dai dẳng chống lại COVID-19 và sự tiến hóa nhanh chóng của SARS-CoV-2, cho đến nay chưa có loại thuốc cụ thể và hiệu quả nào được báo cáo để điều trị bệnh này. Enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2), một thụ thể của SARS-CoV-2, trung gian cho sự nhiễm virus bằng cách liên kết với protein đỉnh. Mặc dù ACE2 được biểu hiện trong phổi, thận và ruột, nhưng mức độ biểu hiện của nó khá thấp, đặc biệt là ở phổi. Xét tới khả năng lây nhiễm lớn của COVID-19, chúng tôi suy đoán rằng SARS-CoV-2 có thể phụ thuộc vào các con đường khác để thúc đẩy sự nhiễm của nó. Tại đây, chúng tôi lần đầu tiên phát hiện ra tương tác giữa thụ thể tế bào chủ CD147 và protein đỉnh của SARS-CoV-2. Sự mất CD147 hoặc chặn CD147 trong các dòng tế bào Vero E6 và BEAS-2B bằng kháng thể chống-CD147, Meplazumab, làm ức chế sự khuếch đại của SARS-CoV-2. Sự biểu hiện của CD147 ở người cho phép virus xâm nhập vào các tế bào BHK-21 không nhạy cảm, điều này có thể bị trung hòa bởi đoạn ngoại bào của CD147. Tải lượng virus có thể được phát hiện trong phổi của chuột CD147 ở người (hCD147) bị nhiễm SARS-CoV-2, nhưng không có trong chuột hoang dã bị nhiễm virus. Đặc biệt, các virion được quan sát thấy trong bạch cầu lympho của mô phổi từ một bệnh nhân COVID-19. Tế bào T của người với tính chất thiếu ACE2 tự nhiên có thể bị nhiễm với pseudovirus SARS-CoV-2 theo cách phụ thuộc vào liều lượng, điều này bị ức chế đặc biệt bởi Meplazumab. Hơn nữa, CD147 trung gian cho virus xâm nhập vào tế bào chủ bằng cách nội bào. Tóm lại, nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ một con đường xâm nhập virus mới, CD147-protein đỉnh, điều này cung cấp một mục tiêu quan trọng để phát triển thuốc cụ thể và hiệu quả chống lại COVID-19.
Từ khóa
#COVID-19 #SARS-CoV-2 #CD147 #spike protein #virus entry route #drug developmentTài liệu tham khảo
Jiang, S., Xia, S., Ying, T. & Lu, L. A novel coronavirus (2019-nCoV) causing pneumonia-associated respiratory syndrome. Cell. Mol. Immunol. 5, 554 (2020).
Liu, K. et al. Clinical characteristics of novel coronavirus cases in tertiary hospitals in Hubei Province. Chin. Med. J. 9, 1025–1031 (2020).
Xu, Z. et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet. Respir. Med. 4, 420–422 (2020).
Zhang, L. et al. The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity. Preprint at https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7310631/ (2020).
Hulswit, R. J., de Haan, C. A. & Bosch, B. J. Coronavirus spike protein and tropism changes. Adv. Virus Res. 96, 29–57 (2016).
Lan, J. et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature 7807, 215–220 (2020).
Hoffmann, M. et al. SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell 2, 271–280 (2020).
Qi, F., Qian, S., Zhang, S. & Zhang, Z. Single cell RNA sequencing of 13 human tissues identify cell types and receptors of human coronaviruses. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1, 135–140 (2020).
Daly, J. L. et al. Neuropilin-1 is a host factor for SARS-CoV-2 infection. Science 6518, 861–865 (2020).
Cantuti-Castelvetri, L. et al. Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and infectivity. Science 6518, 856–860 (2020).
Li, Y. et al. HAb18G (CD147), a cancer-associated biomarker and its role in cancer detection. Histopathology 6, 677–687 (2009).
Lu, M. et al. Basolateral CD147 induces hepatocyte polarity loss by E-cadherin ubiquitination and degradation in hepatocellular carcinoma progress. Hepatology 1, 317–332 (2018).
Pushkarsky, T. et al. CD147 facilitates HIV-1 infection by interacting with virus-associated cyclophilin A. Proc. Natl Acad. Sci. USA 11, 6360–6365 (2001).
Zhang, M. Y. et al. Disrupting CD147-RAP2 interaction abrogates erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum. Blood 10, 1111–1121 (2018).
Zhao, P. et al. HAb18G/CD147 promotes cell motility by regulating annexin II-activated RhoA and Rac1 signaling pathways in hepatocellular carcinoma cells. Hepatology 6, 2012–2024 (2011).
Bernard, S. C. et al. Pathogenic Neisseria meningitidis utilizes CD147 for vascular colonization. Nat. Med. 7, 725–731 (2014).
Chen, Z. et al. Function of HAb18G/CD147 in invasion of host cells by severe acute respiratory syndrome coronavirus. J. Infect. Dis. 5, 755–760 (2005).
Gu, J. et al. Multiple organ infection and the pathogenesis of SARS. J. Exp. Med. 3, 415–424 (2005).
Tay, M. Z., Poh, C. M., Renia, L., MacAry, P. A. & Ng, L. The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention. Nat. Rev. Immunol. 6, 363–374 (2020).
Yao, H. et al. Important functional roles of basigin in thymocyte development and T cell activation. Int. J. Biol. Sci. 1, 43–52 (2013).
Urra, J. M., Cabrera, C. M., Porras, L. & Rodenas, I. Selective CD8 cell reduction by SARS-CoV-2 is associated with a worse prognosis and systemic inflammation in COVID-19 patients. Clin. Immunol. 217, 108486 (2020).
Slonska, A., Cymerys, J. & Banbura, M. W. Mechanisms of endocytosis utilized by viruses during infection. Postepy Hig. Med. Dosw. (Online) 572–580 (2016).
Eyster, C. A. et al. Discovery of new cargo proteins that enter cells through clathrin-independent endocytosis. Traffic 5, 590–599 (2009).
Maldonado-Baez, L., Cole, N. B., Kramer, H. & Donaldson, J. G. Microtubule-dependent endosomal sorting of clathrin-independent cargo by Hook1. J. Cell. Biol. 2, 233–247 (2013).
Saitoh, S. et al. Rab5-regulated endocytosis plays a crucial role in apical extrusion of transformed cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA 12, E2327–E2336 (2017).
Zhai, P. et al. The epidemiology, diagnosis and treatment of COVID-19. Int. J. Antimicrob. Agents 5, 105955 (2020).
Li, W. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature 6965, 450–454 (2003).
Tipnis, S. R. et al. A human homolog of angiotensin-converting enzyme. Cloning and functional expression as a captopril-insensitive carboxypeptidase. J. Biol. Chem. 43, 33238–33243 (2000).
Wong, D. W. et al. Loss of angiotensin-converting enzyme-2 (Ace2) accelerates diabetic kidney injury. Am. J. Pathol. 2, 438–451 (2007).
Rentzsch, B. et al. Transgenic angiotensin-converting enzyme 2 overexpression in vessels of SHRSP rats reduces blood pressure and improves endothelial function. Hypertension 5, 967–973 (2008).
Der Sarkissian, S. et al. Cardiac overexpression of angiotensin converting enzyme 2 protects the heart from ischemia-induced pathophysiology. Hypertension 3, 712–718 (2008).
Kuba, K., Imai, Y., Ohto-Nakanishi, T. & Penninger, J. M. Trilogy of ACE2: a peptidase in the renin-angiotensin system, a SARS receptor, and a partner for amino acid transporters. Pharm. Ther. 1, 119–128 (2010).
Verdecchia, P., Cavallini, C., Spanevello, A. & Angeli, F. The pivotal link between ACE2 deficiency and SARS-CoV-2 infection. Eur. J. Intern. Med. 76, 14–20 (2020).
Tan, L. et al. Lymphopenia predicts disease severity of COVID-19: a descriptive and predictive study. Signal Transduct. Target Ther. 1, 33 (2020).
Barth, K., Blasche, R. & Kasper, M. Lack of evidence for caveolin-1 and CD147 interaction before and after bleomycin-induced lung injury. Histochem. Cell. Biol. 5, 563–573 (2006).
Kuba, K. et al. A crucial role of angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) in SARS coronavirus-induced lung injury. Nat. Med. 8, 875–879 (2005).
Wang, K. et al. Identification of differentially expressed genes in non-small cell lung cancer. Aging 23, 11170–11185 (2019).
Nie, J. et al. Establishment and validation of a pseudovirus neutralization assay for SARS-CoV-2. Emerg. Microbes Infect. 1, 680–686 (2020).
Zhang, L. et al. Morphology and structure of lipoproteins revealed by an optimized negative-staining protocol of electron microscopy. J. Lipid Res. 1, 175–184 (2011).
Grigorieff, N. FREALIGN: high-resolution refinement of single particle structures. J. Struct. Biol. 1, 117–125 (2007).
Frank, J. et al. SPIDER and WEB: processing and visualization of images in 3D electron microscopy and related fields. J. Struct. Biol. 1, 190–199 (1996).
Tang, G. et al. EMAN2: an extensible image processing suite for electron microscopy. J. Struct. Biol. 1, 38–46 (2007).
Ludtke, S. J., Baldwin, P. R. & Chiu, W. EMAN: semiautomated software for high-resolution single-particle reconstructions. J. Struct. Biol. 1, 82–97 (1999).
Ohi, M., Li, Y., Cheng, Y. & Walz, T. Negative staining and image classification - powerful tools in modern electron microscopy. Biol. Proced. Online 23–34 (2004).