美国国立卫生研究院的科学家确定了可能影响SARS-CoV-2变体传染性的机制

美国国立卫生研究院的科学家们发现，细胞中的一个过程可能会限制SARS-CoV-2的传染性，而α和δ变体的突变会克服这一影响，可能会增强病毒的传播能力。该研究结果发表在《科学》杂志的网络版上美国国家科学院院刊．这项研究由凯利·滕哈根博士领导，他是美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所(NIDCR)的高级研究员。

自2020年初冠状病毒大流行开始以来，已经出现了导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的几种更具传染性的变体。原始病毒或野生型病毒之后是α变体，这种疾病于2021年初在美国广泛流行三角洲变体这是目前流行的最普遍的毒株。这些变体已经获得突变这有助于它们感染人类并更容易传播。许多突变影响斯派克蛋白质病毒利用它进入细胞。科学家们一直在试图了解这些变化是如何改变病毒功能的。

NIDCR主任Rena D’souza博士说:“在整个大流行期间，NIDCR的研究人员应用他们在口腔健康科学方面的专业知识来回答关于COVID-19的关键问题。“这项研究为alpha和delta变体的更强传染性提供了新的见解，并为未来疗法的发展提供了一个框架。”

SARS-CoV-2的外表面装饰着峰值蛋白质病毒利用它附着在细胞上并进入细胞。然而，在这发生之前，刺突蛋白必须被宿主蛋白从呋喃酶开始的一系列切割或切割激活。在α和δ变体中，刺突蛋白的突变似乎增强了furin分裂这被认为能使病毒更有效地进入细胞。

研究表明，在某些情况下，蛋白质的裂解可以通过添加体积较大的糖分子来减少——这一过程由位于裂解位点附近的称为galnt的酶进行。Ten Hagen的团队想知道这是否会发生在SARS-CoV-2刺突蛋白上，如果是这样，它是否会改变蛋白质的功能。

为了找到答案，科学家们研究了GALNT活性对果蝇和哺乳动物细胞中刺突蛋白的影响。实验表明，一种叫做GALNT1的酶可以将糖添加到野生型刺突蛋白中，这种活性可以减少糠醛的裂解。相比之下，刺突蛋白的突变，如α和δ变异，会降低GALNT1活性并增加糠醛裂解。这表明GALNT1活性可能部分抑制野生型病毒中的糠醛裂解，而α和δ突变克服了这一影响，允许糠醛裂解不受抑制。

进一步的实验支持了这一观点。研究人员在培养皿中培养的细胞中表达了野生型或突变型尖刺。他们观察到这些细胞与邻近细胞融合的趋势，这种行为可能会促进病毒在感染期间的传播。科学家们发现，表达突变突刺蛋白的细胞比具有野生型突刺的细胞更常与相邻细胞融合。具有野生型刺突的细胞在GALNT1存在时融合的频率也较低，这表明GALNT1的活性可能限制刺突蛋白的功能。

Ten Hagen说:“我们的发现表明alpha和delta突变克服了GALNT1活性的抑制作用，这可能会增强病毒进入细胞的能力。”

为了研究这一过程是否也会发生在人类身上，研究小组分析了健康志愿者细胞中的RNA表达。研究人员发现GALNT1在上、下呼吸道广泛表达细胞这表明这种酶可能会影响人类的感染。科学家们推测，GALNT1表达的个体差异可能会影响病毒传播。

Ten Hagen说:“这项研究表明GALNT1活性可能调节病毒的传染性，并为alpha和delta变体的突变如何影响病毒的传染性提供了见解。”这些知识可以为未来开发新的干预措施提供信息。