猴痘病毒是一種致病性正痘病毒，于1970年首次發(fā)現(xiàn)崇棠。該病毒物種分為進(jìn)化枝I和進(jìn)化枝II咽袜，2022年爆發(fā)菌株mpox屬于進(jìn)化枝II，該菌株會(huì)導(dǎo)致痘樣皮疹枕稀、淋巴結(jié)病以及非特異性前驅(qū)癥狀（皮膚損傷酬蹋、發(fā)熱及老、疲勞和頭痛）相關(guān)的疾病，造成了全球范圍內(nèi)的廣泛傳播范抓。在之前的研究中骄恶，對(duì)寨卡病毒（ZIKV）和新型冠狀病毒等病毒的多組學(xué)分析極大地增加了對(duì)流行病和痘病毒的了解，并促進(jìn)了藥物開(kāi)發(fā)匕垫。盡管現(xiàn)在已有對(duì)猴痘病毒（MPXV）感染患者的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和血漿蛋白質(zhì)組學(xué)研究僧鲁，但是缺乏對(duì)MPXV感染相關(guān)系統(tǒng)的多組學(xué)研究。
本研究對(duì)MPXV感染的原代人成纖維細(xì)胞進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)象泵、蛋白組學(xué)和磷酸化修飾蛋白組學(xué)的多組學(xué)分析寞秃，以深入了解病毒與宿主的相互作用。除了免疫相關(guān)通路的影響外偶惠，研究人員還發(fā)現(xiàn)了HIPPO和TGF-β通路調(diào)控春寿。通過(guò)磷酸化蛋白組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)mapk是MPXV感染的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，并且病毒蛋白中H5的動(dòng)態(tài)磷酸化影響了H5與dsDNA的結(jié)合忽孽。進(jìn)一步的綜合分析和藥物靶標(biāo)預(yù)測(cè)確定了影響病毒生長(zhǎng)的潛在藥物靶標(biāo)绑改。該研究揭示了MPXV的作用機(jī)制，提高了對(duì)痘病毒的了解兄一，推進(jìn)了病毒與宿主定向治療方法的開(kāi)發(fā)厘线。
英文題目：Multi-omics characterization of the monkeypox virus infection
中文題目：猴痘病毒感染的多組學(xué)特征分析
發(fā)表期刊：Nature Communications
影響因子：14.7
發(fā)表時(shí)間：2024.08
樣本類(lèi)型：細(xì)胞
組學(xué)技術(shù)：轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)出革、磷酸化修飾蛋白組學(xué)
一造壮、研究思路
圖1研究思路
二、研究結(jié)果
01.MPXV感染細(xì)胞的多組學(xué)分析
為了了解原代人包皮成纖維細(xì)胞(HFFs)感染MPXV的反應(yīng)骂束，本研究進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組耳璧、蛋白質(zhì)組和磷酸蛋白質(zhì)組分析，結(jié)果表明轉(zhuǎn)錄組學(xué)共鑒定到12970個(gè)宿主基因的表達(dá)展箱，其中1827個(gè)在MPXV感染期間有差異性表達(dá)楞抡；蛋白組學(xué)鑒定了7701個(gè)蛋白質(zhì)，其中1216個(gè)蛋白質(zhì)在感染過(guò)程有差異性調(diào)節(jié)析藕；磷酸化修飾蛋白組學(xué)鑒定了1895個(gè)磷酸化修飾位點(diǎn)在感染過(guò)程中顯著變化召廷。多組學(xué)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了感染細(xì)胞中RNA和蛋白豐度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了病毒轉(zhuǎn)錄物和病毒蛋白的增加账胧，從而證實(shí)了HFFs的感染竞慢。此外還分析了CTNNB1、p38蛋白豐度的動(dòng)態(tài)變化治泥。這些結(jié)果表明MPXV感染對(duì)宿主細(xì)胞的多層次調(diào)控筹煮，包括基因表達(dá)、蛋白質(zhì)豐度以及磷酸化修飾位點(diǎn)變化居夹，揭示了細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)败潦、免疫應(yīng)答和細(xì)胞骨架組織的廣泛影響本冲。
圖2 MPXV感染細(xì)胞的多組學(xué)分析（圖源：Huang Y et al., Nat Commun, 2024）
02.病毒蛋白的動(dòng)態(tài)分布
本研究描述了MPXV感染期間病毒蛋白的表達(dá)模式和磷酸化研究，共識(shí)別了161個(gè)具有不同時(shí)間表達(dá)模式的MPXV蛋白質(zhì)劫扒，使用UMAP技術(shù)將病毒蛋白分為三組檬洞，分別在感染后6h、12h沟饥、24h首次被檢測(cè)到添怔。病毒組裝過(guò)程中所需要的7蛋白復(fù)合體（7PC）在12h后才能被檢測(cè)到，而主要的病毒粒子結(jié)構(gòu)蛋白從6h開(kāi)始就能被檢測(cè)到贤旷。同時(shí)广料，根據(jù)MPXV的磷酸化動(dòng)力學(xué)和豐度將MPXV磷酸化位點(diǎn)分為四組，其中H5是MPXV中磷酸化修飾最多的病毒蛋白幼驶，具有九個(gè)已識(shí)別的磷酸化位點(diǎn)艾杏，分布在三個(gè)不同的簇中。隨后使用AlphalFold預(yù)測(cè)了H5蛋白結(jié)構(gòu)盅藻，明確了磷酸化對(duì)H5功能的影響购桑。這些結(jié)果促進(jìn)了對(duì)MPXV感染過(guò)程中病毒蛋白磷酸化動(dòng)態(tài)的深入理解，并揭示了病毒與宿主細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用萧求。
圖3 MPXV感染HFFs的病毒蛋白動(dòng)力學(xué)（圖源：Huang Y et al., Nat Commun, 2024）
03.MPXV感染后宿主的系統(tǒng)分析
為了更好地了解病毒生物學(xué)并尋找病毒依賴(lài)的潛在可用藥其兴，通過(guò)將多組學(xué)數(shù)據(jù)投射到已知的宿主生物學(xué)上進(jìn)行了深入的系統(tǒng)分析顶瞒。首先夸政，使用整合通路富集分析發(fā)現(xiàn)了在多個(gè)信號(hào)層面上獨(dú)特或共同受到干擾的通路，這些通路可能在病毒生命周期中發(fā)揮作用榴徐。通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子富集分析守问，識(shí)別了與mRNA豐度調(diào)節(jié)相關(guān)的不同活性轉(zhuǎn)錄因子，例如EGR-1坑资、MEF2A和FOSL2耗帕。蛋白質(zhì)組的上游調(diào)節(jié)因子的富集分析表明EGF、VEGF袱贮、TGF-β仿便、干擾素和整合素信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)的途徑在MPXV感染中的顯著參與。同時(shí)攒巍，進(jìn)一步分析揭示了可能直接影響MPXV復(fù)制或協(xié)調(diào)宿主和限制因子表達(dá)的調(diào)控因子嗽仪，以及尚未研究的潛在可藥物宿主因子。綜上柒莉，這些分析加深了理解病毒與宿主細(xì)胞之間相互作用的復(fù)雜性闻坚，為發(fā)現(xiàn)新的抗病毒測(cè)量提供了可能的藥物靶點(diǎn)。
圖4 MPXV多組學(xué)數(shù)據(jù)集系統(tǒng)分析（圖源：Huang Y et al., Nat Commun, 2024）
04.抗病毒藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)
本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散模型來(lái)預(yù)測(cè)可能的抗MPXV藥物靶點(diǎn)兢孝，并利用多組學(xué)方法識(shí)別和評(píng)估現(xiàn)有的藥物窿凤。首先繪制了從單個(gè)組學(xué)層檢測(cè)到的分子變化仅偎，根據(jù)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用、GO術(shù)語(yǔ)雳殊、疾病和藥物-蛋白質(zhì)關(guān)聯(lián)進(jìn)行連接橘沥。多組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了來(lái)自不同組學(xué)層的藥物和藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)是高度正交的，這反映了感染誘導(dǎo)的通路擾動(dòng)模式相种，并強(qiáng)調(diào)了該方法的必要性威恼。通過(guò)上述方法共鑒定了1063種藥物和695種藥物靶點(diǎn)，這與轉(zhuǎn)錄組寝并、蛋白質(zhì)組或磷酸化蛋白質(zhì)組水平上的MPXV指紋顯著相關(guān)箫措。這種最先進(jìn)的基于圖的預(yù)測(cè)方法擴(kuò)展了以生物學(xué)為導(dǎo)向的綜合分析的結(jié)果，并提供了抗病毒策略衬潦。后續(xù)通過(guò)功能驗(yàn)證和藥物效果評(píng)估進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的可靠性斤蔓。
圖5 抗病毒藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)（圖源：Huang Y et al., Nat Commun, 2024）
三、拜譜小結(jié)
本研究采用多組學(xué)方法深入分析了MPXV感染原代人類(lèi)成纖維細(xì)胞的分子機(jī)制镀岛。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)弦牡、蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)分析，揭示了MPXV感染對(duì)宿主細(xì)胞的廣泛影響漂羊，包括免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)驾锰、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的干擾以及細(xì)胞周期和組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)了病毒蛋白的動(dòng)態(tài)表達(dá)模式和磷酸化事件走越，為理解病毒復(fù)制和致病機(jī)制提供了新見(jiàn)解椭豫。此外，通過(guò)系統(tǒng)生物學(xué)分析旨指，研究預(yù)測(cè)了可能的抗病毒藥物靶點(diǎn)赏酥，并驗(yàn)證了多種藥物對(duì)MPXV的抑制效果，為開(kāi)發(fā)新的抗病毒療法提供了重要信息和潛在候選藥物谆构。拜譜生物作為一家國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的多組學(xué)服務(wù)公司裸扶，可提供完善成熟的蛋白質(zhì)組學(xué)、修飾蛋白質(zhì)組學(xué)搬素、代謝組學(xué)呵晨、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等多組學(xué)產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)體系。結(jié)合多組學(xué)技術(shù)熬尺，拜譜生物也推出了針對(duì)不同樣本和研究領(lǐng)域的多組學(xué)研究方案摸屠，包括腸道篇、血液篇猪杭、醫(yī)學(xué)篇等餐塘，歡迎大家咨詢(xún)!
參考文獻(xiàn)：Huang Y, Bergant V, Grass V, et al. Multi-omics characterization of the monkeypox virus infection. Nat Commun. 2024;15(1):6778. doi: 10.1038/s41467-024-51074-6.
