LY6E破坏冠状病毒的融合

并影响病毒入侵时机体的免疫系统

本文为读后感，原文：LY6E impairs coronavirus fusion and confers immune control of viral disease（原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.05.979260v1）读后感作者：侯彭姣

冠状病毒（CoV）是对全球健康的重大威胁。当前COVID-19的全球大流行，给全球的经济和安全造成了巨大的损失。

新型冠状病毒基因组大小约29.8kb，属于beta冠状病毒属。该病毒可编码16个非结构蛋白（nsp1-16），负责调控病毒的转录和复制；4个结构蛋白，分别为S（spike, S）蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白。其中，S 蛋白通过与宿主细胞受体ACE2结合介导病毒的入侵，并决定病毒组织或宿主嗜性。因此，S 蛋白的研究是解释病毒入侵、疫苗及药物研发的关键。

宿主抵抗CoV感染的免疫反应很复杂，部分可通过抗病毒干扰素（INF）诱导效应基因的表达抑制病毒感染。然而，抑制CoV的干扰素刺激因子（ISGs）目前尚不明确。近日，Stephanie Pfaender等人在bioRxiv上在线发表了题目为“LY6E impairs coronavirus fusion and confers immune control of viral disease”研究论文，该研究发现干扰素诱导的淋巴细胞抗原6复合物，基因座E（LY6E）是一种重要的抗病毒免疫效应因子，可有效地限制了由多个冠状病毒引起的细胞感染，包括SARS-CoV，SARS-CoV-2和MERS-CoV。研究表明：LY6E通过干扰Spike蛋白介导的膜融合抑制冠状病毒入侵细胞。。

论文的主要从以下几个方面进行研究：

1. ISG筛选将LY6E确定为有效的冠状病毒限制因子

作者首先以HCoV-229E感染肝癌细胞系，对已发表的ISG cDNAs文库（>350）进行筛选，实验结果显示LY6E可明显的抑制HCoV-229E的感染。

由于之前研究报道显示，LY6E可增强流感病毒，黄病毒的感染。因此为了进一步验证LY6E抑制HCoV-229E感染，作者通过构建可稳定过表达LY6E的细胞系，以及利用CRISPR-Cas9技术构建敲除LY6E表达的细胞系,并感染多种冠状病毒，包括HCoV-OC43、 MERS-CoV、 SARS-CoV和SARS-CoV-2。结果显示，LY6E可有效的抑制以上冠状病毒的感染，具有广谱抗冠状病毒感染。除此之外，LY6E还可有效的抑制MHV的感染。并确定L36为限制LY6E功能的核心氨基酸。

ISG筛选确定LY6E为冠状病毒复制限制因子

2.LY6E抑制CoV S蛋白介导的合胞体形成

为了确定LY6E抑制冠状病毒感染周期的特定步骤，作者通过构建vesicular stomatitis virus (VSV)  pseudoparticle (pp) 系统（VSVpp），将冠状病毒的S蛋白构建到VSV表面并设为实验组，表面为VSV本身的G蛋白的设为对照组，分别感染实验细胞，实验结果表明，LY6E有效抑制CoV S蛋白介导的合胞体形成。

LY6E抑制冠状病毒感染合胞体形成

由于在没有形成合胞体的情况下也可发生膜融合，那么LY6E是如何通过影响S蛋白介导的膜融合从而影响合胞体形成的呢？因此作者进行了quantitative fusion 实验，原理如下图所示，实验结果显示LY6E也可以有效的抑制冠状病毒S蛋白诱导的膜融合。

LY6E抑制冠状病毒S蛋白诱导的膜融合

以上实验结果表明，LY6E是通过抑制S蛋白介导的膜融合抑制冠状病毒感染合胞体形成，从而抑制冠状病毒感染的。

3. LY6E血液干细胞基因敲除雌性小鼠（Ly6eΔHSC）对MHV抵抗性变差

作者进一步在动物水平验证LY6E抑制冠状病毒感染的有效性。由于构建Ly6e基因敲除型小鼠会导致小鼠的胚胎致死，因此作者成功构建了血液干细胞基因敲除雌性小鼠（Ly6eΔHSC），将MHV感染Ly6eΔHSC基因型小鼠。结果显示：发现LY6E血液干细胞基因敲除雌性小鼠（Ly6eΔHSC）相比实验对照组，对MHV病毒抵抗性变差，致死率高；并伴随着脾脏病毒浓度高；肝脏炎症反应弱。

Ly6eΔHSC雌性小鼠对MHV病毒抵抗性变差，致死率高

4. 转录组测序分析Ly6e敲除雌性小鼠对免疫应答基因的影响

作者通过转录组技术进一步分析Ly6e血液干细胞基因敲除雌性小鼠（Ly6eΔHSC）在感染冠状病毒后对肝脏和脾脏的影响，测序结果显示与I型IFN反应相关的炎症和抗原基因在Ly6eΔHSC小鼠的组织中相比对照组显著丧失，没能正常上调。这些数据表明Ly6e在免疫细胞介导的冠状病毒感染控制中发挥重要作用。

综上所述，研究人员通过一系列的实验证明，LY6E作为一种广谱性的冠状病毒限制性因子，可抑制病毒对宿主细胞的感染。该研究认为LY6E可通过抑制S蛋白介导的膜融合抑制冠状病毒感染合胞体形成，进而抑制冠状病毒的感染，也可调控免疫应答抑制冠状病毒感染。该研究成果不仅详细阐明并验证了LY6E在抑制冠状病毒感染方面的新的功能，更让我们对于宿主对抗病毒感染的防御机制有了更进一步的了解，在目前疫情严峻的情况下，为我们研究治疗新冠肺炎的有效药物提供了理论基础。