SARS-CoV-2侵袭宿主细胞的关键蛋白酶TMPRSS2的生物信息学分析
2021-08-31张利娜文朝朝杜相欣张雨彤
张利娜,文朝朝,杜相欣,张雨彤,赵 欣,张 策,张 宇
新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)是在2019年12月发现的一种由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)引起的新型呼吸道传染性疾病。当前研究认为,SARS-CoV-2侵袭宿主细胞主要依赖于宿主细胞的某些蛋白酶对病毒刺突蛋白(spikeprotein,S蛋白)的激活以及S蛋白与宿主细胞受体血管紧张素转化酶2(angiotensin converting enzyme-2,ACE2)的结合[1]。跨膜丝氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serine-2,TMPRSS2)就是一种介导S蛋白活化以及最初促使病毒进入宿主细胞的关键宿主蛋白酶[2-4]。
1997年,Ariane等[5]首次鉴定出TMPRSS2基因,并发现该基因编码带有丝氨酸蛋白酶结构域的多聚体蛋白。此后,由于TMPRSS2基因在前列腺中高表达,关于TMPRSS2的研究主要集中在了前列腺癌的相关疾病中[6]。由于新冠疫情的影响,加上TMPRSS2与ACE2在呼吸系统上皮细胞中的表达,使得人们对TMPRSS2的研究热情进一步提高。以前的研究已经表明,TMPRSS2在流感病毒和MERS冠状病毒感染宿主过程中起到激活病毒的重要作用[7]。同样,在开展SARS-CoV-2相关研究时,发现TMPRSS2与ACE2在人类支气管、肺泡以及血红细胞中均存在共表达[8]。TMPRSS2蛋白酶通过裂解病毒S蛋白的S1/S2或S2′区域激活S蛋白[1,7,9-10],促进SARS-CoV-2与宿主细胞的ACE2结合,协助病毒进入宿主细胞。不仅如此,TMPRSS2也可能是SARS-CoV-2复制的关键蛋白酶[11],它的表达极大地促进了病毒的复制及合胞体的形成[12]。且另有研究显示,在TMPRSS2存在的状态下,SARS冠状病毒进入细胞的数量增加了2.6倍,而TMPRSS2的靶向消除可明显减少SARS冠状病毒进入细胞的数量[13]。由于以上原因,可以将TMPRSS2形象地看作SARS-CoV-2在人体内的“间谍”。更有趣的是,有研究者提出,尽管患有基础疾病的患者更易受到SARS-CoV-2的感染,但由于患头颈部癌或肺癌的患者体内TMPRSS2表达降低,这些患者反而不易受到SARS-CoV-2的感染[14]。……
