相分離(Phase Separation)現(xiàn)象是近來在生物學(xué)領(lǐng)域研究的十分火熱的前沿研究熱點丙唧,目前已經(jīng)有大量生物學(xué)過程被報道與相分離相關(guān)。而與此同時蔽豺,該物理現(xiàn)象是否真的在生物學(xué)過程中具有如此重要的價值與意義也備受質(zhì)疑蚪战。
新冠肺炎(COVID-19)是由新型冠狀病毒SARS-CoV-2導(dǎo)致的傳染病,目前正在全球引起大流行持痰。近期與該病毒以及其導(dǎo)致的疾病的相關(guān)研究正在迅速增長灶搜,從該病毒的序列分析,到病毒蛋白特性及病毒進(jìn)入人體的機(jī)制工窍,最后引起的疾病及相關(guān)免疫應(yīng)答和治療策略割卖。這一系列的研究都加速了人類對SARS-CoV-2及COVID-19的認(rèn)識。
然而患雏,作為目前前沿的兩個研究熱點鹏溯,當(dāng)它們結(jié)合在一起,又會帶給我們怎樣的認(rèn)識淹仑、思考及啟示呢剿涮?
一言津、新冠病毒的蛋白能形成相分離
隨著SARS-CoV-2的基因組及相應(yīng)蛋白的解析,研究人員近期對SARS-CoV-2病毒相關(guān)蛋白展開了大量研究取试,其中就包括有病毒蛋白的相分離相關(guān)的研究悬槽。
2020年06月10日,在預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv上線了題為“SARS-CoV-2 nucleocapsid protein undergoes liquid-liquid phase separation stimulated by RNA and partitions into phases of human ribonucleoproteins”的研究瞬浓,該研究發(fā)現(xiàn):
來自SARS-CoV-2的多價RNA結(jié)合蛋白--核衣殼蛋白N--能夠通過液液相分離(LLPS)的形式包裝RNA初婆,且該相分離過程可被RNA及pH調(diào)節(jié);此外猿棉,該N蛋白能夠進(jìn)入人類核糖核蛋白TDP-43, FUS, 及hnRNPA2形成的相分離中磅叛。因此,該研究表明LLPS可能對于SARS-CoV-2及其他RNA病毒的基因組包裝萨赁、與宿主蛋白的共存弊琴、病毒的復(fù)制和感染功能等都十分必要。
類似地杖爽,2020年06月12日敲董,在預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv又上線了一篇題為“Specific viral RNA drives the SARS CoV-2 nucleocapsid to phase separate”的研究,該研究同樣發(fā)現(xiàn):
SARS-CoV-2的N蛋白能夠與病毒基因組經(jīng)歷LLPS的過程慰安。具體來說腋寨,N蛋白在生理條件下能夠與病毒基因組5‘端前1000個核苷酸中的特定RNA序列發(fā)生相分離,且在人體上呼吸道溫度的條件下可以得到增強(qiáng)化焕。此外萄窜,作者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),N蛋白在哺乳動物細(xì)胞中的形成的相具有濃度依賴性撒桨,且可以被小分子影響查刻。因此,該研究揭示了SARS-CoV-2的N蛋白所形成的相具有序列和結(jié)構(gòu)特異性凤类、對人體溫度敏感赖阻、且用小分子可控,這為抗SARS-CoV-2病毒的有效小分子篩選提供了篩選基礎(chǔ)踱蠢。
二、新冠病毒的靶向藥物能參與相分離
2020年06月19日棋电,來自美國Whitehead Institute for Biomedical Research的
Richard A. Young團(tuán)隊在Science上在線發(fā)表了題為“Partitioning of cancer therapeutics in nuclear condensates”的報道文章:
該文章指出靶向腫瘤的一些合成化合物藥物能夠參與形成相分離過程茎截,這一發(fā)現(xiàn)為腫瘤藥物發(fā)揮效應(yīng)作用提供了新的理解。而靶向新冠病毒的藥物是否也類似能夠通過參與相分離發(fā)揮作用赶盔,以及如何篩選能夠靶向特異性相分離區(qū)域的藥物仍有待探究企锌。
據(jù)2020年06月18日來自Nature News的報道介紹:
目前已有研究組正在研究新冠病毒SARS-CoV-2的復(fù)制過程中的病毒蛋白的相分離,并且也有靶向抑制該復(fù)制過程且能夠特異性地參與其相分離過程的小分子篩選研究于未。
最后
目前撕攒,相分離仍然是許多生物學(xué)過程中的研究熱點陡鹃,而新冠病毒SARS-CoV-2也正處于研究火熱的時期,這使許多研究人員嘗試將相分離現(xiàn)象與新冠病毒結(jié)合起來開始研究抖坪,包括病毒本身蛋白和RNA的相分離現(xiàn)象萍鲸,以及靶向小分子藥物靶向參與特定相分離過程。然而擦俐,因為近年來相分離現(xiàn)象被用于解釋許多生物學(xué)過程脊阴,相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論仍有大量值得商榷,使得相分離近期一直備受討論甚至質(zhì)疑蚯瞧。所以嘿期,當(dāng)該現(xiàn)象與新冠病毒研究結(jié)合時,其意義與價值將更值得研究人員進(jìn)一步深入思考與討論埋合,而不能使熱點僅僅只能存在于實驗室數(shù)據(jù)及理論模型之中备徐。
參考資料:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.09.141101v1
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.11.147199v1
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01838-z
https://science.sciencemag.org/content/368/6497/1386