近四年来，COVID-19大流行给世界各地的公共卫生和经济造成了灾难性损失。虽然大流行目前已得到控制，但SARS-CoV-2病毒仍在继续变异，并以各种挥之不去的症状(统称为“长冠状病毒”)的形式给数百万人带来前所未有的痛苦。因此，确定长期covid症状的根本原因和治疗方法，并制定预防已知和新出现的冠状病毒家族成员的策略，仍然是生物医学研究的重中之重。虽然SARS-CoV-2病毒如何繁殖的基本机制和机制现在已经有了相对完整的记录，但该病毒如何破坏大量细胞和器官功能的机制方面仍然是一个谜。贝勒医学院、德克萨斯儿童医院和加州大学圣地亚哥分校的研究人员现在开发了一个全面的果蝇COVID-19资源(DCR)工具包，用于研究病毒和人类蛋白质的相互作用，最终目标是开发治疗方法，以抵消现有和新菌株引起的症状。

这项研究发表在《细胞报告》上。该研究由Hugo J. Bellen博士领导，他是贝勒医学院的杰出服务教授和March of Dimes教授，也是德克萨斯儿童医院Jan and Dan Duncan神经学研究所(Duncan NRI)的神经遗传学主席;Drs。贝勒学院助理教授、邓肯NRI调查员Shinya Yamamoto和Oguz Kanca;以及加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的杰出教授Ethan Bier博士。

“通过利用果蝇模型系统中可用的强大遗传工具，我们已经创建了大量试剂，将免费提供给所有研究人员，”贝伦博士说。“我们希望这些工具将有助于系统地分析SARS-CoV-2病毒与人体细胞在分子、组织和器官水平上的体内相互作用，并有助于开发新的治疗策略，以应对SARS-Co-V2病毒及其相关家族成员可能带来的当前和未来的健康挑战。”

山本新弥博士说:“在这项研究中，我们产生了转基因果蝇系，它们编码29种病毒蛋白和234种最关键的人类靶标，还产生了313种转基因果蝇系，可用于评估被SARS-CoV-2病毒靶向的人类基因的果蝇版本。”“此外，我们使用新的DCR系进行了几次概念验证实验，以验证和功能评估SARS-CoV-2基因及其候选人类结合伙伴。”

新生成的DCR工具包是通用的，可以用各种方法来识别和研究病毒和人类蛋白质之间的相互作用。

“我们发现病毒蛋白的表达破坏了果蝇的许多生物过程。例如，在果蝇中表达的几种病毒蛋白在早期阶段是致命的，十分之九的病毒蛋白会导致成年果蝇的翅膀缺陷，”贝伦实验室的博士后、该研究的首批合著者之一陆申钊补充道。“在果蝇中表达病毒蛋白，并使用生存或表型分析来测试它们的影响，可以帮助描述不同组织中单个或成对病毒因子的功能，当与人类蛋白质结合时，可以用来了解它们如何影响人体组织。”

“其次，这样的实验范例也可以用来筛选减少细胞不良反应和改善相关症状的治疗药物。”Oguz Kanca博士补充道。

第三种使用这种多功能DCR工具包的方法是将它们用于病毒-人类蛋白质相互作用的系统功能分析。该团队通过一个令人信服的例子说明了这一点，他们如何描述早期作用病毒蛋白之间的相互作用，特别是NSP8蛋白与ATE1(精氨酸转移酶1)之间的相互作用，ATE1是其众多候选人类相互作用蛋白之一。“ATE1是一种酶，它将氨基酸精氨酸添加到其他蛋白质中，以改变它们的功能，”加州大学圣地亚哥分校的安娜贝尔·吉查德(Annabel Guichard)说，她是该研究的另一位第一合著者。“ATE1的一个目标是肌动蛋白，这是一种存在于我们所有细胞中的关键细胞骨架蛋白。我们发现，当NSP8和ATE1一起产生时，果蝇细胞中精氨酸修饰的肌动蛋白的水平比正常水平高得多。有趣的是，在这些苍蝇细胞中形成了涂有肌动蛋白的异常环状结构，这些结构使人想起在感染SARS-CoV-2病毒的人类细胞中观察到的类似结构。此外，当给果蝇喂食抑制人类ATE1酶活性的药物时，NSP8的作用大大降低。”

伊桑·比尔博士说:“病毒的一个决定性特征是它们快速进化的能力——这一特征在控制SARS-CoV-2病毒方面特别具有挑战性。”“我们设想，我们所产生的新资源将使研究人员能够轻松快速地评估自然发生的变异的功能影响，并使用合成产生的突变来测试特定氨基酸残基的生物效应，这有助于预测潜在新变异的分子行为。”