SARS-CoV-2 的 E 和 3a 蛋白在分泌途径中的亚细胞定位研究：解锁病毒感染的关键密码

为探究 SARS-CoV-2 的 E 和 3a 蛋白功能，研究人员开展定位研究，发现二者分布差异及对 ER 应激的影响。

　　在新冠疫情的阴霾逐渐散去的今天，我们对新冠病毒（SARS-CoV-2）的研究仍在持续深入。SARS-CoV-2 作为引发全球大流行的冠状病毒，给人类健康带来了巨大挑战。尽管我们对它的了解在不断增加，但仍有许多未解之谜。比如，它是如何在细胞内进行组装、释放，进而感染更多细胞的？这其中，SARS-CoV-2 的 E 蛋白和 3a 蛋白扮演着怎样的角色？这些问题的答案对于我们深入理解病毒感染机制、开发更有效的治疗策略至关重要。

为了揭开这些谜团，美国国立卫生研究院（NIH）等机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Journal of Molecular Histology》杂志上。

研究人员主要采用了免疫荧光、NaturePatternMatch（NPM）算法、定量 PCR（dPCR）等技术。通过免疫荧光技术，研究人员能够直观地观察到 E 和 3a 蛋白在细胞内的分布情况；利用 NPM 算法，对不同表达方式下的蛋白图像进行分析，量化它们的相似性；dPCR 技术则用于检测相关基因的表达水平，以探究蛋白对细胞内通路的影响。

下面我们来详细看看研究结果：

1. SARS-CoV² E 和 3a 蛋白的结构与保守性：E 蛋白是一种单跨膜蛋白，可形成五聚体复合物；3a 蛋白是三跨膜蛋白，形成多聚体复合物。通过对不同 SARS-CoV-2 变体的蛋白序列分析发现，E 蛋白和 3a 蛋白在多个变体中高度保守，这意味着它们在病毒的生命周期中可能具有相似且重要的功能。
2. E 和 3a 蛋白在病毒感染细胞中的免疫荧光定位：研究人员用 SARS-CoV-2 华盛顿变体感染 Caco-2 细胞（一种人结肠癌细胞系，对 SARS-CoV-2 易感），通过免疫荧光技术观察到 E 和 3a 蛋白与内质网（ER）标记物 MANF、顺式高尔基体标记物 GM130 存在共定位现象，说明这两种蛋白在 ER 和高尔基体有分布。不过，定性观察发现 E 蛋白更倾向于 ER 定位，3a 蛋白则有更明显的质膜样染色。
3. 感染细胞与转染细胞中 E 和 3a 蛋白免疫反应模式的比较：为了在更安全的条件下研究蛋白的亚细胞定位（避免使用生物安全三级实验室，BSL3），研究人员构建了质粒，通过转染在细胞中表达带有标签的 E 和 3a 蛋白。利用 NPM 算法比较感染细胞和转染细胞中蛋白的免疫反应模式，发现二者具有相似性，但并不完全相同，这可能是由于质粒转染和病毒感染时蛋白表达的差异导致的。
4. 转染 E 和 3a 蛋白在不同细胞标记物中的定位系数差异：研究人员进一步用多种细胞标记物对转染后的细胞进行共标记，计算 E 和 3a 蛋白与各标记物的斯皮尔曼相关系数。结果显示，虽然 E 和 3a 蛋白都与所有标记物有免疫荧光重叠，但 3a 蛋白与 GM130、RCAS1、Rab5、Rab7、Rab9a、Lamp1 和 WGA 的相关性更高，表明 3a 蛋白在高尔基体、早期和晚期内体、溶酶体及质膜的定位更显著，而 E 和 3a 蛋白与 MANF 和 Rab1a 的相关性相似。
5. SARS-CoV²感染或转染 E 和 3a 蛋白对 ER 应激的调节作用：基于 E 和 3a 蛋白在 ER、ER-Golgi 中间区（ERGIC）和高尔基体的定位，研究人员检测了感染或转染后细胞中 ER 应激和未折叠蛋白反应（UPR）相关基因的表达水平。结果发现，SARS-CoV-2 感染在不同感染复数（MOI）下，均未增加所选 UPR 标记物的基因表达；而转染 E 蛋白可使 BiP/GRP78 表达适度增加，转染 3a 蛋白则使 ASNS 和 CHOP 表达增加，这表明转染的 E 和 3a 蛋白可引发不同程度的 ER 应激。

在研究结论与讨论部分，研究人员指出，SARS-CoV-2 的 E 和 3a 蛋白在多个变体中高度保守，这为研究通用的抗病毒策略提供了潜在靶点。两种蛋白在 ER 和高尔基体的定位相似，但整体染色模式和与亚细胞标记物的相关性存在差异，这可能影响它们在病毒感染过程中的功能发挥。此外，SARS-CoV-2 感染和转染 E、3a 蛋白对 ER 应激的调节作用不同，这可能与病毒感染时复杂的宿主 - 病毒相互作用以及转染蛋白缺乏病毒其他蛋白的协同有关。

这项研究首次对 SARS-CoV-2 的 E 和 3a 蛋白在分泌途径多个组分中的亚细胞分布进行了量化分析，为深入理解这两种蛋白如何改变细胞内蛋白质稳态、影响细胞功能提供了重要依据，也为开发针对 SARS-CoV-2 感染的治疗方法奠定了基础。未来，研究人员可以基于这些发现，进一步探究 E 和 3a 蛋白与其他细胞蛋白的相互作用，以及它们在不同细胞类型中的功能差异，从而更全面地揭示 SARS-CoV-2 的感染机制，为抗击新冠病毒及未来可能出现的冠状病毒疫情提供有力支持。