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战疫时刻|TMPRSS2——新冠病毒入侵的“润滑油”

人阅读发布时间：2021-02-21 23:09

面对突如其来的疫情，全球科学界迅速应对、通力合作，在短短几个月内取得了很大进展。

疫情暴发后不久，科学家们就发现病毒入侵的两个关键分子：

SARS-CoV-2的刺突蛋白可与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2（ACE2）受体蛋白结合，这个受体相当于病毒进入人体细胞的“门锁”。

而人体细胞中跨膜丝氨酸蛋白酶（TMPRSS2），是一种可切割ACE2和刺突蛋白的细胞表面蛋白酶，在病毒入侵过程中发挥了“助攻”作用：激活冠状病毒的刺突蛋白，为SARS-CoV-2进入细胞提供便利。如果把刺突蛋白比喻成进入人体细胞的“门钥匙”的话，那么TMPRSS2相当于钥匙的“润滑油”。

在ACE2受体与TMPRSS2的联合作用下，SARS-CoV-2更容易入侵宿主，它俩就像人类细胞在抗疫过程中的两大“叛徒”。

ACE2相关介绍阅读：

ACE2—新型冠状病毒入侵人体的靶标

战疫时刻|再谈ACE2——新冠肺炎的“导火线”和“灭火器”

TMPRSS2相关研究

2020年1月31日，德国哥廷根大学生物与心理学学院Stefan Pöhlmann研究团队在生物预印网站上发表文章 “The novel coronavirus 2019 (2019-nCoV) uses the SARS-coronavirus receptor 1 ACE2 and the cellular protease TMPRSS2 for entry into target cells”揭示了SARS-CoV-2入侵宿主细胞的完整分子链，TMPRSS2启动突刺蛋白，进而突刺蛋白与ACE2结合进入宿主细胞。

研究人员发现TMPRSS2抑制剂可以明显抑制2019-nCoV突刺蛋白进入表达TMPRSS2的细胞系，而促进TMPRSS2表达可以取消这种抑制作用，这就说明2019-nCoV突刺蛋白依赖于TMPRSS2启动。

（信息来源：The novel coronavirus 2019 (2019-nCoV) uses the SARS-coronavirus receptor 1 ACE2 and the cellular protease TMPRSS2 for entry into target cells）

2020年3月5日，德国哥廷根大学Stefan Pöhlmann、Markus Hoffmann等研究人员在Cell上联合发表题为"SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor" 的研究论文。研究人员证明了新冠病毒使用SARS-CoV受体ACE2进入细胞，并且丝氨酸蛋白酶TMPRSS2用于突刺（S）蛋白的活化。阐明新冠病毒使用哪些细胞分子来进入，可能会为病毒的传播提供见解并揭示治疗靶标。

（信息来源：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30229-4）

2020年4月22日，国际顶尖学术期刊Cell 以提前公开的形式，在线发表了一篇关于新冠病毒的重要论文"SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues" 。

科学家团队在浩瀚的数据库中“挨个排查”，找到了三类最有可能受新冠病毒直接攻击的细胞类型。结果显示，人的呼吸道细胞和肠道细胞中，只有不到10%的细胞同时产生ACE2和TMPRSS2。而这些细胞分为3种类型：第一种是鼻腔里的杯状分泌细胞（goblet secretory cells），它们平时的功能是分泌鼻涕；第二类是肺部的Ⅱ型肺泡细胞（type II pneumocytes），负责维持肺泡的功能；第三类细胞来自消化道，叫做吸收性肠上皮细胞，位于小肠上，负责营养物质的吸收。

只要一种细胞同时表达ACE2和TMPRSS2，它被新冠病毒感染的风险就非常高。这一发现对于需要开展细胞实验来筛选药物的各类研究有着重要意义。

（信息来源：https://www.cell.com/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00767.pdf）

2020年5月6日，美国明尼苏达大学的李放教授团队在美国科学院院刊PNAS发表了题为"Cell entry mechanisms of SARS-CoV-2" 的论文。首次揭示了新冠病毒（SARS-CoV-2）感染人体细胞以及免疫逃逸的机理，与SARS-CoV存在很大不同。

基于广谱性PPCi的阳性结果，作者选择了一个在多种病毒入侵中扮演重要角色的特异性PPC蛋白-弗林蛋白酶（Furin），证实Furin可裂解SARS-CoV-2 的S蛋白。同时，对已知的介导病毒入侵的其他类别蛋白酶，比如TMPRSS2（Camostat为其抑制剂）和溶酶体组织蛋白酶（E64d为其抑制剂）的实验表明，二者在SARS-CoV-2/ SARS-CoV-2在细胞入侵过程中都发挥一定作用。特别是这些酶与PPC在介导SARS-CoV-2的细胞入侵上有累积效应，而在SARS-CoV上没有。Furin能与TMPRSS2和组织蛋白酶共同累积参与SARS-CoV-2的细胞入侵；而Furin不参与SARS-CoV的细胞入侵。这使得Furin对S蛋白预激活后能减少SARS-CoV-2对入侵靶细胞的依赖，特别是TMPRSS2和/或组织蛋白酶表达量低的细胞，呈现“躺下”状态的RBD，可能无法受先前产生的抗体中和，出现免疫逃逸。

(信息来源：https://www.pnas.org/content/early/2020/05/05/2003138117)

2020年5月9日，来自约翰霍普金斯大学的 Elia J Duh团队在bioRxiv上上传了题为"ACE2 and TMPRSS2 are expressed on the human ocular surface, suggesting susceptibility to SARS-CoV-2 infection"的文章。研究显示包括结膜在内的眼睛表面细胞表达ACE2和TMPRSS2，表明眼睛表面细胞对SARS-CoV-2易感。这也凸显了包括口罩和眼部接触预防在内的安全措施对预防COVID-19传播的重要性。

（信息来源：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.09.086165v1.full.pdf）

2020年5月13日，香港大学李嘉诚医学院微生物学系教授袁国勇团队在Nature Medicine杂志上发表题为"ACE2 and TMPRSS2 are expressded on the human ocular surface,suggesting susceptibility to SARS-CoV-2 infection"文章，证实SARS-CoV-2 可以感染人和蝙蝠的肠类器官，进一步表明 SARS-CoV-2 可能通过宿主肠道传播。研究人员还发现，在诱导分化的人肠类器官中，SARS-CoV-2 入侵宿主细胞所需的ACE2和TMPRSS2的转录和表达水平均明显提高。而SARS-CoV-2具体是通过粪口途径直接感染肠道细胞，还是患者呼吸道感染后的继发感染，仍需要进一步确定。

（信息来源：https://www.nature.com/articles/s41591-020-0912-6）

新型冠状病毒目前在中国虽然得到了有效控制，但在全世界范围却愈演愈烈，在高度全球化的今天，只要还有国家疫情没有稳定，那这场战争就谈不上胜利。

科学家们对新型冠状病毒以及由此引发的新型肺炎的研究仍然紧张地进行着，血管紧张素转换酶2（ACE2）受体作为SARS-CoV-2感染细胞的“导火线”成为了科研人员关注的热点。不过研究发现新型冠状病毒进入宿主细胞过程中，除了ACE2，参与ACE2与SARS-CoV-2膜融合过程的TMPRSS2也至关重要，因此研究其作用对于我们理解新冠病毒感染机制以及开展药物筛选和疫苗研究也是具有现实意义的。

华美生物TMPRSS2相关科研试剂

TMPRSS2 蛋白产品

Recombinant Human Transmembrane protease serine 2(TMPRSS2),partial (CSB-YP023924HU)

来源：Yeast

纯度：Greater than 90% as determined by SDS-PAGE.

标签信息：N-terminal 6xHis-tagged