PNAS：山西高等创新研究院在新冠入侵机制研究中取得重要进展

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸综合征冠状病毒-2(SARS-CoV-2)感染引起的肺炎。目前，由SARS-CoV-2感染引发的疫情已在全球蔓延达两年之久并造成上亿人感染，百万人死亡。经研究证明，SARS-CoV-2与其细胞表面受体血管紧张素转化酶2（angiotensin-converting enzyme2，ACE2）相互结合后，主要通过两种方式入侵细胞：（1）直接与细胞膜融合(细胞表面途径/早期途径)；（2）通过胞吞作用转运到溶酶体/晚期核内体进行膜融合(内吞途径/晚期途径)。细胞表面途径依赖于细胞表面的蛋白酶比如TMPRSS2，内吞途径主要靠溶酶体内部的蛋白酶比如组织蛋白酶L（Cathepsin L），然而通过内吞途径入侵细胞的宿主调控机制尚不明确。

在哺乳动物中，Sorting Nexins（SNXs）蛋白家族的主要功能为调控细胞内分子转运，从而介导内吞受体蛋白在胞内的分选与降解。囊泡蛋白分选蛋白26 ( vacuolar protein sorting protein 26，VPS26) 、VPS29、VPS35 形成的三聚体是逆向囊泡转运复合体( Retromer)的核心部分。Retromer 主要负责介导货物蛋白从内吞体向反式高尔基体或细胞表面逆向转运，是细胞内囊泡转运分选系统的重要成员。最近研究表明，SNX27在N端包含一个特殊的PDZ结构域，能够与Retromer复合物的形成转运蛋白复合体，将已内吞的细胞表面受体蛋白重新运回细胞膜行使其功能，而不被转运至溶酶体降解。

2022年1月13日，山西高等创新研究院尚桂军课题组，联合中国科学院微生物研究所高福及齐建勋课题组和中国食品药品检定研究院黄维金课题组在PNAS 在线发表题为“SNX27 suppresses SARS-CoV-2 infection by inhibiting viral lysosome/late endosome entry”的研究论文，该研究首先通过序列比对分析揭示了ACE2胞内段尾巴具有保守的I型PDZ结合基序(PBM)，然后通过一系列生化验证，证实了ACE2尾巴的PBM能够与包含PDZ结构域的分选蛋白SNX27相互作用，并成功解析了ACE2-PBM和SNX27-PDZ的高分辨率复合体结构，结构分析发现ACE2-PBM不含有结合SNX27-PDZ所必须的经典酸性夹子序列，而是通过一系列额外的氢键相互作用和大疏水侧链残基的疏水相互作用达到高亲和力结合PDZ结构域的效果。通过一系列功能分析，研究发现SNX27和Retromer相互协同，分选进入早期内吞体的ACE2受体蛋白，使其进入循环内吞体并被快速转运回细胞表面，防止ACE2进入溶酶体降解途径，从而在正常生理条件下调控ACE2受体细胞表面稳态。在新冠病毒入侵条件下，SARS-CoV-2结合ACE2进入早内吞体时，SNX27-Retromer同样分选与ACE2结合的新冠病毒颗粒，阻止ACE2-病毒复合物进入溶酶体，从而进入循环内吞体并被重新运输到细胞表面，造成病毒入侵失败，减少了晚期入侵途径占主导地位的病毒感染。总而言之，SNX27及Retromer介导的ACE2和新冠病毒的胞内转运作用，能够作为抵抗新冠病毒的一种潜在策略和药物开发的靶点。

图1 SNX27和Retromer复合物（VPS26/29/35）阻止以内吞途径为主的新冠病毒入侵模式图

山西高等创新研究院杨勃博士、贾媛媛和薛莹助理研究员、中国科学院微生物研究所博士生孟玉敏、刘科芳博士和李燕博士为共同第一作者，本课题得到了山西省疾病预防控制中心，重大传染性疾病防控与诊治山西省重点实验室，太原市血液中心，山西转型综合改革示范区管理委员会，山西省科学技术厅的大力支持。