無名星人12547

編號 12547(1998QL22) 位於小行星帶,長度約 8.43 公里,公轉周期約 5.68 年,距離地球最近約 1.796 個天文單位。目前專欄:世界暫時下線─瘟疫進行式

新冠東西軍:研究揭示2個入侵途徑,DOCCHI!

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瞭解新冠病毒怎麼入侵人體細胞,就有辦法研發出疫苗或治療藥物。這話說的簡單,但是在分子生物學的層面,相關的機制其實一直不太清楚。歐美各有一項研究從分子生物學角度,對於這個過程有了不同的認識,但乍看之下完全是不同的途徑。到底哪個對?還是都對?
示意圖中,黃色的棘狀蛋白上的藍色融合肽,接觸到下方細胞膜表面。(圖片來源:Defne Gorgun)

瞭解新冠病毒怎麼入侵人體細胞,就有辦法研發出疫苗或治療藥物。這話說的簡單,但是在分子生物學的層面,相關的機制其實一直不太清楚。歐美各有一項研究從分子生物學角度,對於這個過程有了不同的認識,但乍看之下完全是不同的途徑。到底哪個對?還是都對?

阻擾新冠病毒貨船栓緊在細胞膜港口

如果將新冠病毒入侵細胞的過程看成是貨船靠港卸貨,那麼第一步就是貨船必須停泊在港口,第二步是用粗繩栓在港口上,穩定下來後才能真正卸貨。目前大部份的疫苗或治療方法都是以阻止第一步為思考方向。不過在第二步發揮作用說不定也是一個有潛力的方向。美國伊利諾大學研究生 Defne Gorgun 與她的同事分子細胞生物學教授 Emad Tajkhorshid,就試圖瞭解第二步驟在分子層面的運作過程,並依據這個過程研發藥物。

這項研究將焦點放在新冠病毒的棘蛋白上。棘蛋白是新冠病毒與人體細胞膜接觸的地方,在棘蛋白上有一個部份叫做「融合肽」(fusion peptide),會插入人體細胞膜以開始融合過程,然而,科學家不知道更進一步的機制,例如融合肽是否改變形狀、兩者之間的立體結構等,這樣就無法研發針對這個過程的治療藥物。

透過電腦模擬,他們確實成功顯示了融合肽滲透進細胞膜以及兩者互動的過程,不過因為還只是電腦模擬的理論,他們下一步將在實驗室裡拿真的新冠病毒片段與人體細胞進行實驗,由於電腦模擬成功,Gorgun 預估她們的進度將會很快速,也很樂觀能研發出阻擾這個過程的藥物。

新冠病毒可能入侵細胞內吞或自噬管道

對於新冠病毒入侵人體的途徑,到目前為止大致上是認為透過與細胞上的 ACE2 受體結合以進入細胞。不過有個很有趣的問題是:肺部細胞其實很少有 ACE2 受體,那為什麼肺部反而是新冠病毒侵襲的主要區域?

歐洲分子生物學研究室 (EMBL) 與來自瑞典烏普薩拉大學、秘魯、德國、愛爾蘭等地的團隊分析了 ACE2 以及其他受到新冠病毒入侵過程影響的蛋白質分子,例如也具有細胞內外溝通作用的跨膜受體─整合素 (integrin)。他們將焦點放在一些由胺基酸組合成的短線性的小分子稱為 "short linear motifs" (SLiMs),他們負責在細胞內外傳遞訊息。他們看到一些可能與細胞內吞作用(註1)或自噬作用(註2)有關的 SLiMs。

這說明著 ACE2 與整合素可能還扮演著過去不為人知的角色。EMBL Toby J. Gibson 團隊的博士後研究員、研究第一作者 Bálint Mészáros 說,如果新冠病毒瞄準了這些蛋白質分子,就代表了這些原有的途徑被病毒綁架用來入侵細胞。

這個發現或可導引出新冠肺炎的新療法。研究的通訊作者 Lucía Chemes 就說,如果能夠用藥反轉 SLiMs 的信號轉換機制,就有機會阻止病毒進入細胞。目前共同研究的默克團隊,就正在收集一些既有會干擾內吞作用或細胞自噬的藥物進行研究。

註釋

  1. 細胞的內吞作用 (Endocytosis) 是細胞吞入外部較大分子或其他細胞的方式,有三種不同的方法,但基本上都是在外物靠近細胞膜表面後,細胞膜漸漸往內凹陷,使外物像被吞入細胞;接著往內凹陷的部份最後切斷成為小泡,原本的細胞膜也封閉起來,讓小泡完全位於細胞內部,最後小泡消失,外物就等於被細胞吞掉。
  2. 細胞自噬 (Autophagy) 是細胞內的資源回收機制,破損的細胞受器、壞掉或不再需要的蛋白質分子,經由溶酶體分解,之後再重組利用。細胞自噬是細胞面臨外部資源缺乏時,延長本身生存的機制,也透過廢物回收的過程,減緩細胞受損、老化以延長壽命。日本東京大學特別榮譽教授大隅良典,在1990年代,透過一系列實驗驗證了細胞自噬機制,並於2016年單獨獲得諾貝爾生理醫學獎。

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