崔勝、高小(xiǎo)攀團隊在冠狀病毒與宿主互作(zuò)機制領域取得新(xīn)進展

2024年5月22日我所崔勝、高小(xiǎo)攀研究團隊和天津醫(yī)科(kē)大學(xué)宓文(wén)義團隊在Acta Pharmaceutica Sinica B雜志(zhì)在線(xiàn)發表了題為(wèi)“SARS-CoV-2 ORF10 hijacking ubiquitination machinery reveals potential unique drug targeting sites”的論文(wén)。

病毒常常操縱泛素化途徑來促進其複制和緻病性。由SARS-CoV-2感染引起的新(xīn)冠肺炎症狀包括咳嗽、發熱、肌肉疼痛、疲勞、味覺和嗅覺能(néng)力下降。先前的研究表明，SARS-CoV-2輔助蛋白ORF10通過與cullin-2(CUL2) RING E3連接酶底物(wù)受體(tǐ)CUL2ZYG11B相互作(zuò)用(yòng)，增加其E3連接酶活性，促進纖毛蛋白IFT46的降解，導緻纖毛功能(néng)異常。然而，ORF10被CUL2ZYG11B識别的分(fēn)子機制尚不清楚。

本研究首先通過X射線(xiàn)晶體(tǐ)衍射技(jì )術解析了CUL2ZYG11B與SARS-CoV-2 ORF10 N端延伸部分(fēn)（NTE）的複合物(wù)結構(2.9 Å)，結構顯示ORF10 N端七肽（NTH）模拟Gly/N-降解子肽構象，結合到CUL2ZYG11B。基于結構的突變實驗驗證了ORF10的關鍵氨基酸殘基對其與CUL2ZYG11B在體(tǐ)外和細胞内的相互作(zuò)用(yòng)至關重要。随後，本研究證明了ORF10介導的增強CUL2ZYG11B對IFT46降解活性與ORF10-CUL2ZYG11B之間的結合親和力相關。此外，通過Global Protein Stability system（GPS），本研究證明了ORF10模拟Gly/N-降解子，與CUL2ZYG11B競争性結合并抑制攜帶Gly/N-降解子的目标底物(wù)的降解。

綜上所述，ORF10與CUL2ZYG11B之間的相互作(zuò)用(yòng)通過兩種不同的機制促進IFT46的降解并抑制攜帶Gly/N-降解子的CUL2ZYG11B靶标底物(wù)的降解：（1）通過非經典機制途徑，ORF10增加了CUL2ZYG11B活性，導緻IFT46的降解；（2）通過經典機制途徑，ORF10的N端延伸（NTE）作(zuò)為(wèi)Gly/N-降解子的模拟物(wù)與CUL2ZYG11B結合，并競争性抑制CUL2ZYG11B與其攜帶Gly/N-降解子的目标底物(wù)的結合。

這項研究揭示了SARS-CoV-2的ORF10如何利用(yòng)泛素化機制進行蛋白酶體(tǐ)降解，并為(wèi)基于ORF10 NTH肽與CUL2ZYG11B相互作(zuò)用(yòng)的PROTAC藥物(wù)設計優化提供了寶貴見解，同時為(wèi)COVID-19的藥物(wù)研發提供了潛在藥物(wù)靶标。

圖.SARS-CoV-2 ORF10與CUL2^ZYG11B相互作(zuò)用(yòng)劫持泛素化的分(fēn)子機制

本研究工(gōng)作(zuò)得到中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科(kē)技(jì )創新(xīn)工(gōng)程（2022-I2M-1-021）、國(guó)家自然科(kē)學(xué)基金（82341095，82272308）等項目的資助。中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院病原生物(wù)學(xué)研究所崔勝研究員，高小(xiǎo)攀研究員和天津醫(yī)科(kē)大學(xué)基礎醫(yī)學(xué)院宓文(wén)義教授為(wèi)論文(wén)共同通訊作(zuò)者。協和青年學(xué)者朱凱祥博士，天津醫(yī)科(kē)大學(xué)基礎醫(yī)學(xué)院博士生宋麗麗，中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院病原生物(wù)學(xué)研究所碩士生王臨嶽，中(zhōng)國(guó)醫(yī)學(xué)科(kē)學(xué)院病原生物(wù)學(xué)研究所與延安(ān)大學(xué)聯培碩士生花(huā)蕾為(wèi)論文(wén)共同第一作(zuò)者。