SARS-CoV-2感染细胞中蛋白质-RNA相互作用的全局分析揭示感染的关键调节因子

Global analysis of protein-RNA interactions in SARS-CoV-2-infected cells reveals key regulators of infection.

作者信息Wael Kamel, Marko Noerenberg, Berati Cerikan, Honglin Chen, Aino I Järvelin, Mohamed Kammoun, Jeffrey Y Lee, Ni Shuai, Manuel Garcia-Moreno, Anna Andrejeva, Michael J Deery, Natasha Johnson, Christopher J Neufeldt, Mirko Cortese, Michael L Knight, Kathryn S Lilley, Javier Martinez, Ilan Davis, Ralf Bartenschlager, Shabaz Mohammed, Alfredo Castello
PMID34118193
期刊Mol Cell
发布时间2021-07
DOI10.1016/j.molcel.2021.05.023

实验完整度

包含cRIC、vRIC、WCP、RNA-seq等多组学分析,并通过药物抑制、基因敲低和功能验证等方法验证关键蛋白对病毒感染的影响。

主要模型

Calu-3细胞 A549-ACE2细胞 SARS-CoV-2感染模型

重点核对

Calu-3细胞感染SARS-CoV-2(MOI=1)后8和24小时进行cRIC分析 vRIC实验使用4SU和Fvo处理,感染后24小时收集 药物处理浓度范围:Ganetespib 5 nM至100 μM, MS-444 5 nM至100 μM, Ro 08-2750 2.5 nM至50 μM, BTYNB 2.5 nM至50 μM, compound 3k 1.25 nM至25 μM shRNA敲低DDX1和FAM98A的A549-ACE2细胞,用1 μg/ml doxycycline诱导

摘要

Kamel等人采用多组学方法鉴定调控SARS-CoV-2感染的RNA结合蛋白。他们发现,SARS-CoV-2感染后,RNA结合蛋白的组成发生显著重塑。他们还表明,病毒RNA与数十种细胞蛋白和六种病毒RNA结合蛋白相互作用。这些宿主-病毒相互作用对SARS-CoV-2感染至关重要,并为针对COVID-19的新治疗方法提供了巨大潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
哪些细胞和病毒的RNA结合蛋白参与SARS-CoV-2感染,以及这些相互作用如何调控病毒感染?
核心机制
SARS-CoV-2感染重塑宿主RNA结合蛋白组,病毒RNA与多种细胞蛋白(包括tRNA连接酶复合物)相互作用,这些相互作用对病毒复制至关重要。
主要证据
通过cRIC和vRIC鉴定出139个细胞RBPs和6个病毒蛋白与病毒RNA相互作用;抑制这些RBPs或敲低tRNA连接酶复合物成分(DDX1、FAM98A)可抑制SARS-CoV-2感染。
研究意义
本研究揭示了宿主-病毒相互作用的新领域,为开发针对COVID-19的新抗病毒疗法提供了潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

SARS-CoV-2感染模型建立

确定病毒感染的最佳时间点并评估感染效率

Calu-3细胞感染SARS-CoV-2(MOI=1),在不同时间点(8、24、36小时)检测病毒RNA水平和感染细胞比例。

2

RNA结合蛋白组分析

鉴定SARS-CoV-2感染引起的RNA结合蛋白变化

使用cRIC方法比较感染和未感染细胞中RNA结合蛋白的差异,并分析全细胞蛋白组作为对照。

3

病毒RNA相互作用组鉴定

鉴定直接与SARS-CoV-2 RNA结合的宿主和病毒蛋白

使用vRIC方法,通过4SU标记和365 nm UV交联,富集病毒RNA并鉴定与其结合的蛋白。

4

关键调节因子的功能验证

验证鉴定的RBPs对SARS-CoV-2感染的功能影响

使用药物抑制剂(针对HSP90、IGF2BP1等)处理感染细胞,检测病毒蛋白和细胞活力;通过shRNA敲低tRNA连接酶复合物成分(DDX1、FAM98A)检测病毒RNA和蛋白水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基GIBCO41965039
胎牛血清GIBCO10500064
青霉素/链霉素Sigma AldrichP4458
NucleoSpin RNA提取试剂盒Macherey-Nagel740955.50
高容量反转录试剂盒ThermoFisher4368814
iTaq Universal SYBR green 预混液Biorad1725120
CellTiter-Glo 2.0 试剂盒PromegaG9241
DAPI Fluoromount-G 封片剂SouthernBiotech0100-20
GanetespibBIOZOLBYT-ORB181166
MS-444HycultecHY100685-1mg
Ro 08-2750TOCRIS2272
BTYNBCayman Chemical25623
compound 3kBIOZOLSEL-S8616
4-硫代尿苷Sigma-AldrichT4509
测序级胰蛋白酶PromegaV5280
Vectashield HardSet 封片剂Vector LaboratoriesH-1400
Illumina Total RNA Prep with Ribo-Zero Plus 文库制备试剂盒Illumina20040525
RNAClean XP 磁珠Beckman CoulterA63987
Speed Bead 磁性羧基修饰颗粒Sigma-Aldrich45152105050250

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养和感染
Calu-3细胞培养条件、感染MOI、感染时间
阅读提示:STAR Methods - Cell culture, Virus growth kinetic experiments
cRIC实验
UV波长和剂量、裂解缓冲液、oligo(dT)磁珠来源和量、洗涤条件
阅读提示:STAR Methods - Comparative RNA interactome capture
vRIC实验
4SU和Fvo浓度、处理时间、UV 365 nm剂量、oligo(dT)捕获
阅读提示:STAR Methods - Viral RNA interactome capture
药物处理
药物浓度范围、溶剂对照、感染MOI、处理时间
阅读提示:STAR Methods - Colorimetric cell-based assay to assess the effects of RBP inhibitors in SARS-CoV-2 infection
基因敲低
shRNA靶序列、诱导浓度和时间、敲低效率验证
阅读提示:STAR Methods - Cell culture, qRT-PCR and RNA sequencing of knockdown lines