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赛业生物云课堂第一期答疑合集

4月23日晚上八点,赛业生物云课堂开始了第一期课程,需要课件的老师可以关注赛业生物微信公众号,后台留言“第一期课件”。针对课程中,各位老师提出的问题,我们进行了收集整理,下文为课程中的问题与解答。

 

提问-解答

 

Q1: 想咨询下:如果用小鼠筛选药物的话,是不是还要用真病毒感染?

A:一般用动物模型筛药,是要用到真病毒感染的或者临床分离株的。

 

Q2:可以讲一下目前关于不同冠状病毒感染宿主受体靶点的研究进展吗?

A:在昨天的课程已经有提到,不同冠状病毒的宿主靶点,HCoV-NL63、SARS-CoV、SARS-CoV-2冠状病毒受体都是ACE2,HCoV-229E、PEDV、PRCV冠状病毒的人类受体均是APN,MERS-CoV、HKU4特异性受体是DPP4,MHV结合CEACAM1等等,有些病毒与宿主细胞表面的糖受体结合以进行病毒附着,这个我会在第三期课程详细讲到。那么这里肯定有人会问道,关于不同病毒相同受体结合的方式是一样的吗?回答是不一样,这里简单提一下,S蛋白分为S1头部和与宿主细胞膜进行融合的融合茎S2两个功能部分,蛋白从融合前到融合后的构象改变受到多种因素的影响,比如说PH值、细胞进入细胞过程中的溶酶体蛋白酶,转化切割酶、弹性蛋白酶以及细胞表面蛋白酶等等。

 

PS:昨天有一位同学对上述回答提出了疑问,

 

云课堂答疑交流

今天就附上回答的出处吧~

 

Overview of known coronavirus entry receptors

参考文献:Adriaan H.de Wilde,Eric J.Snijder et al, Host Factors in Coronavirus Replication, Current Topics in Microbiology and Immunology, 2018.

 

Q3:你好,请问,我们机体都存在机体免疫,为什么病毒还很轻松的感染人机体,是怎么逃避人的机体免疫的呢?

A:免疫逃逸大家都知道,就是病原体逃避了机体免疫系统的识别,抗原发生突变,逃逸已建立的抗感染抗体的中和和阻断作用;也有的是病原体通过其结构和非结构产物,拮抗、阻断和抑制机体的免疫应答;第三种是干扰免疫效应。那么对于新冠病毒来说,是哪一种免疫逃避机制呢?具有正链RNA基因组的病毒只能在胞质中复制,精心修饰细胞内膜以形成病毒RNA复制的细胞器,也就是说穿上了不是自己的新衣来伪装自己,逃避免疫系统的识别。同时有文献报道,SARS-S 蛋白可以诱导TNF-α的产生,以促进病毒进入细胞。

 

Q4:受体在不同组织的分布及在除肺部以外的局部感染中的作用

A:这里的受体应该主要是指ACE2,ACE2在各组织的分布情况,我根据在gene card上调查的数据进行解读,我参考的是第一栏GTEX Illumina RNAseq数据来看,ACE2除了在肺部分布,在免疫系统、神经系统、肌肉、内脏、分泌、生殖系统均有表达,从图中可以看出,淋巴结、心脏、小肠、结肠、脂肪细胞、肾脏、肝脏、肺、甲状腺、乳腺、 前列腺、睾丸中相对表达量要高一些。

 

因为ACE2是血管紧张素转化酶2,参与RAS肾素-血管紧张素调节系统的功能。ACE将无活性的血管紧张素I转化为调控血管收缩的血管紧张素II,而ACE2将血管紧张素II又可以裂解成血管舒张肽Ang1-7,保护心脏、舒张血管、抗生长、抗增殖,还可以增强缓激肽的活性。

 

在肾脏中,Ang1-7通过与G蛋白偶联受体Mas作用,诱导血管舒张和血管保护,发挥抗纤维化、抗增殖和抗炎作用。在心血管系统中,RAS系统调节体液平衡、血压平衡并维持血管张力。而ACE2是RAS系统中的重要调节蛋白,RAS过度激活或者耗尽都会导致血管功能障碍,表现为动脉粥样硬化、冠心病、猝死、心力衰竭和中风等心血管疾病。同时,ACE/AngII/AT1受体途径的激活与验证、氧化应激、纤维化、胰岛素抵抗等过程相关,因此,在糖尿病性心肌病、糖尿病性神经疼痛等研究中,ACE2也发挥着重要的功能。

在糖尿病性心肌病、糖尿病性神经疼痛等研究中,ACE2也发挥着重要的功能

 

Q5:COVID—19与SARS在受体识别过程中有没有差异?与受体结合后最可能以什么机制入侵?

A:SARS-CoV-2与SARS-CoV在受体识别过程中是有差异的,参考李放的一篇文献,我们可以发现,受体结合位点出现了自然变异,SARS-CoV-2在T487/D480/N479/F442/F472位点均出现了适应性变异,使病毒与ACE2结合能力变得更强。与受体结合以后,病毒怎么入侵呢?S1结构域及其同源受体之间的相互作用触发S2构象改变,从而促进病毒和细胞膜之间的膜融合。研究表明跨膜丝氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)和呼吸道胰蛋白酶样蛋白酶TMPRSS11D,可以裂解HCoV-229E和SARS的S1/S2位点。那么SARS-CoV-2是以怎样的方式进入细胞的呢,目前还没有明确报道,这里以SARS-CoV为例来说明一下,首先SARS-CoV S蛋白在病毒包装期间不会被原蛋白转化酶切割,因此在成熟病毒体上该结构是完整的,而SARS-CoV通过内吞作用进入宿主,S蛋白会被溶酶体蛋白酶切割,低PH值在SARS-CoV进入细胞时激活溶酶体蛋白酶,进一步激活SARS-CoV刺突蛋白为膜融合做准备,这里,除了溶酶体蛋白酶外,组织蛋白酶,胞外的弹性蛋白酶和细胞表面蛋白酶也可以激活S而促进膜融合,蛋白酶可能有助于病毒的组织倾向性。而对于SARS-CoV-2来说,目前有研究表明TMPRSS2对病毒的切割并且有利于病毒入侵,我比较倾向于这种入侵方式。

SARS-CoV & 2019-nCoV

参考文献:Yushun Wan, Jian Shang, Rachel Graham, Ralph S. Baric, Fang Li. Receptor recognition by novel coronavirus from Wuhan: An analysis based on decade-long structural studies of SARS. JVI. 2020.

 

Q6:目前有哪些突变体的ACE2 受体,突变后的受体与S蛋白的结合能力有什么变化?

A:一般情况下不是ACE2突变,而是病毒结合位点突变,这里所说的ACE2突变是不是想说不同物种ACE2的差异?不同宿主物种的ACE2与病毒接触的关键残基差异如下表。

不同宿主物种的ACE2与病毒接触的关键残基差异

参考文献:Yushun Wan, Jian Shang, Rachel Graham, Ralph S. Baric, Fang Li. Receptor recognition by novel coronavirus from Wuhan: An analysis based on decade-long structural studies of SARS. JVI. 2020.

 

研究者用等离子体共振的方法SPR surface plasMon resonance来研究病毒与宿主之间的相互作用动力学特性,研究发现ACE2与S蛋白胞外域结构的亲和力为15nM(平衡解离常数),是ACE2与SARS-S蛋白胞外域结合亲和力的10-20倍。

 

Q7:冠状病毒感染宿主的靶点有哪些?

A:HCoV-NL63/SARS-CoV/SARS-CoV-2 靶点为ACE2;TGEV(猪传染性胃肠炎冠状病毒)/PEDV(猪流行性腹泻冠状病毒)/PRCV(猪呼吸道冠状病毒)靶点为APN;MERS-CoV/HKU4蝙蝠冠状病毒 靶点为DPP4;这些都是病毒S蛋白中S1结构部分C末端区域与靶点发生结合。而鼠肝炎病毒MHV结合CEACAM1(一种黏附分子)靶点,还有些是直接与糖结合。

 

关于冠状病毒小鼠模型相关的问题,俞晓峰博士将在下周三晚上19:00—20:00为大家带来相关的直播课程,主题为:基因编辑小鼠在冠状病毒研究中的应用。请大家持续关注~

赛业云课堂:基因编辑小鼠在冠状病毒研究中的应用

PS:已经在答疑群的同学不需要再报名

 

关于赛业

赛业生物历经14年发展,已服务全球数万名科学家,产品和技术已直接应用于包括CNS(Cell,Nature, Science)三大期刊在内的3600余篇学术论文。除了提供基因敲除基因敲入条件性基因敲除模型定制服务外,赛业生物还有专业的手术疾病模型团队,可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型;药物筛选评价小鼠平台可以提供从欧美行业领袖引进的免疫缺陷鼠、用于心血管及阿尔茨海默症等研究的人源化小鼠;国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务,结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台,还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。

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