每日消息!新研究显示SARS-CoV-2病毒改变了所感染细胞中的RNA

2022-12-13 17:37:05 来源：cnBeta

一项新的研究描述了在被SARS-CoV-2，即COVID-19病毒感染的细胞中，RNA的功能如何变化。这些发现为不同的变体如何逃避免疫系统提供了线索，并作为开发新疗法的基础。科学家们首次表明，SARS-CoV-2（引起COVID-19的病毒）的感染会改变宿主细胞RNA的功能。来自巴西圣保罗联邦大学（UNIFESP）的研究人员通过分析在四项关于病毒、人类和动物细胞RNA的研究中获得的13个数据集得出了这个结论。

最近的研究报告发表在《细胞和感染微生物学前沿》杂志上，通过直接RNA测序检查了Vero细胞（来自猴子）和人类CALU-3细胞的表观转录组。表观转录组是细胞RNA的生化修饰的集合，如甲基化。

(资料图片)

文章的最后一位作者Marcelo Briones告诉Agência FAPESP："我们在这项研究中的第一个重要发现是，与未受感染的细胞相比，SARS-CoV-2的感染增加了宿主细胞中的m6a[N6-甲基腺苷]水平，这是一种甲基化的类型。"Briones是UNIFESP医学院（EPM）的教授，也是隶属于其医学生物信息学中心的研究员。

甲基化是一种涉及向底物添加甲基的生物化学修饰。它通过能够将一个分子的一部分转移到另一个分子的酶的作用在细胞中发生。这改变了蛋白质、酶、荷尔蒙和基因的行为。研究人员通过分析细胞中存在的所有RNA，从数量上证明了感染细胞RNA的变化，并通过在地图上定位核苷酸中每个区域的甲基化数量，从质量上证明了感染细胞RNA的变化。

该研究是2021年发表的早期基因组分析的延续，研究人员分析了SARS-CoV-2中的甲基化模式。"甲基化在病毒中具有两种功能。它调节蛋白质的表达，并且它能防御干扰素的作用，干扰素是宿主机体产生的一种强有力的抗病毒物质，"Briones说。

在这两项研究中，研究人员分析了m6a，因为它是最常见的RNA核苷酸修饰类型，参与了几个重要的过程，如细胞内定位和蛋白质翻译。RNA核苷酸含有沿单条链运行的含氮碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、尿嘧啶或胞嘧啶）。研究小组还发现，不同的病毒株在其核苷酸中的含氮碱基的序列上显示出变化。"一些毒株可能比其他毒株的甲基化程度高得多。如果是这样，它们可以在宿主细胞内更好地增殖，"Briones说。

他们还发现，被称为m6a DRACH图案的核苷酸序列在SARS-CoV-2和细胞中略有不同。在这个经常用于表观遗传学的缩写中，字母D代表腺嘌呤、鸟嘌呤或尿嘧啶；R代表腺嘌呤或鸟嘌呤；A代表甲基化的残基；C代表胞嘧啶；H代表腺嘌呤、胞嘧啶或尿嘧啶。

病毒利用细胞酶进行自身的甲基化，产生了适应病毒DRACH序列的进化压力，使其变得与细胞序列更加相似。适应性最好的病毒株能够更成功地逃避干扰素。

在完成对SARS-CoV-2如何在宿主细胞中修饰m6A的调查后，科学家们的下一步将是分析储存的数据，寻找病毒RNA甲基化水平与每个受感染细胞释放的病毒数量之间的相关性，即所谓的病毒爆发规模。

Briones解释说："病毒的甲基化程度越高，它们在细胞质中生长得越多，爆发的规模也越大。在正常情况下，如果没有刺激，一个病毒颗粒会复制一千次左右。这些发现为COVID-19的新疗法和已知药物的再利用铺平了道路。"他们还提供了更深入了解病毒株如何逃避免疫系统的要素。

研究人员说，该研究中使用的Nanopore直接RNA测序方法（牛津纳米孔技术公司）有几个优点。其中之一是它免去了传统方法（逆转录聚合酶链式反应，或RT-PCR）读取RNA链所需的修改。

要用RT-PCR检查一种病毒，科学家必须首先将其RNA转化为DNA（反转录）。其结果是cDNA，其中的"c"代表互补。这是因为只有DNA（它是双链的）可以被复制。然后，cDNA通过被复制数十万次而被放大，复制数十亿个以便有足够的病毒DNA目标部分可供分析。

对Briones来说，研究人员可能会被从cDNA中产生的病毒序列的扭曲所迷惑。"一些科学家认为由于存在表观遗传修饰的碱基，核苷酸被调换了。这需要以系统的方式进行调查，"他说。

细胞甲基化的增加是由两个m6A检测程序绘制的。其中一个（m6anet）使用了一种称为多实例学习（MIL）的机器学习技术。另一个（EpiNano）使用一种叫做支持向量机（SVM）的技术来验证结果。

关键词：机器学习