GSK3326595 通过抑制 ACE2-R671 二甲基化是预防 SARS-CoV-2 Omicron 及其他变异株感染的有前景药物

GSK3326595 is a promising drug to prevent SARS-CoV-2 Omicron and other variants infection by inhibiting ACE2-R671 di-methylation.

作者信息Zhongwei Li, Hongmei Yong, Wenwen Wang, Yue Gao, Pengfei Wang, Xintian Chen, Jun Lu, Junnian Zheng, Jin Bai
PMID36114164
发布时间2023-01
DOI10.1002/jmv.28158

实验完整度

包含体外生化实验、细胞共免疫沉淀、质谱分析、突变体验证、假病毒感染实验等多个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

HEK-293T 细胞 A549 细胞 BEAS-2B 细胞 HK2 细胞

重点核对

PRMT5 介导 ACE2-R671 对称二甲基化 ACE2-R671K 突变对 ACE2-RBD 结合的影响 GSK3326595 处理浓度(如 25 nM)及对细胞增殖的影响 SARS-CoV-2 变异株 Spike1(Omicron、Delta、Beta)与 ACE2 的结合 SARS-CoV-2 假病毒感染实验

摘要

严重急性呼吸综合征冠状病毒 2(SARS-CoV-2)引起的 COVID-19 疫情正在恶化。SARS-CoV-2 的 Spike1 蛋白与血管紧张素转换酶 2(ACE2)受体的结合介导病毒进入宿主细胞。许多报道表明,蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMTs)介导的蛋白质精氨酸甲基化对这些蛋白质的功能很重要,但 ACE2 是否被 PRMTs 甲基化仍不清楚。在这里,我们表明 PRMT5 催化 ACE2 在 R671 残基处的对称二甲基化(meR671-ACE2)。我们指出,PRMT5 介导的 meR671-ACE2 可能通过增强 ACE2 N-糖基化修饰来促进 SARS-CoV-2 受体结合域(RBD)与 ACE2 的结合。我们还揭示,PRMT5 特异性抑制剂 GSK3326595 能够显著减少 ACE2 与 RBD 的结合。此外,我们发现 meR671-ACE2 在 ACE2 与 SARS-CoV-2 Omicron、Delta 和 Beta 变异株 Spike1 的结合中起重要作用;并且我们发现 GSK3326595 强烈减弱 ACE2 与 SARS-CoV-2 Omicron、Delta 和 Beta 变异株 Spike1 的相互作用。最后,SARS-CoV-2 假病毒感染实验揭示,PRMT5 介导的 meR671-ACE2 对于 SARS-CoV-2 感染人类细胞至关重要,假病毒感染实验证实 GSK3326595 可以强烈抑制宿主细胞的 SARS-CoV-2 感染。我们的发现表明,作为一种针对多种癌症的临床 II 期药物,GSK3326595 通过抑制 ACE2 甲基化和 ACE2-Spike1 相互作用,是减少 SARS-CoV-2 感染的有前景的候选药物。

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
ACE2 是否被 PRMT5 甲基化,以及该甲基化是否影响 SARS-CoV-2 感染。
核心机制
PRMT5 介导 ACE2-R671 对称二甲基化,通过促进 ACE2-N322 糖基化增强 ACE2 与 SARS-CoV-2 Spike1 受体结合域的结合,从而促进病毒感染。
主要证据
质谱鉴定 ACE2-R671 甲基化位点;突变体(R671K)降低 ACE2-RBD 结合;GSK3326595 抑制 ACE2-RBD 结合和假病毒感染;敲低 PRMT5 降低假病毒感染。
研究意义
PRMT5 特异性抑制剂 GSK3326595 作为临床 II 期药物,可能成为减少 SARS-CoV-2 感染的候选药物。

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

验证 PRMT5 介导 ACE2 甲基化及对 ACE2-RBD 结合的影响

检测 PRMT5 是否甲基化 ACE2,以及该甲基化是否影响 ACE2 与 RBD 结合。

在 HEK-293T 和 A549 细胞中共表达 Flag-ACE2 和 GFP-RBD,用 PRMT5 抑制剂 GSK3326595 或 PRMT1 抑制剂 AMI-1 处理,通过 Co-IP 和 Western blot 检测 ACE2-RBD 相互作用和 ACE2 甲基化水平。

2

鉴定 ACE2 甲基化位点

确定 PRMT5 介导的 ACE2 甲基化具体位点。

过表达 Flag-ACE2 并进行免疫沉淀,通过质谱分析鉴定甲基化位点;构建 ACE2-R671K 和 R644K 突变体,检测甲基化水平和 PRMT5 相互作用。

3

验证 ACE2-R671 甲基化对 ACE2-RBD 结合的必要性

验证 R671 甲基化是否直接影响 ACE2-RBD 结合。

在 HEK-293T 和 A549 细胞中共表达 GFP-RBD 和 Flag-ACE2-WT 或 R671K 突变体,通过 Co-IP 检测结合变化;体外 GST pull-down 实验验证甲基化 GST-ACE2 与 RBD 的结合。

4

探究 R671 甲基化与 N322 糖基化的关系

验证 R671 甲基化是否通过促进 N322 糖基化增强 ACE2-RBD 结合。

构建 ACE2-N322Q 单突变和 R671K+N322Q 双突变,检测 ACE2-RBD 结合;用 GSK3326595 处理,检测 N322Q 突变体中 ACE2-RBD 结合变化。

5

评估 GSK3326595 对 ACE2 变异株 Spike1 结合的影响

测试 GSK3326595 是否能抑制 ACE2 与不同变异株 Spike1 的结合。

将 Flag-ACE2-WT 或 R671K 细胞裂解液与 His-S1-Omicron、Delta、Beta 蛋白孵育,进行 Co-IP 检测;用不同浓度 GSK3326595 处理细胞,检测结合变化。

6

验证 GSK3326595 对假病毒感染的影响

评估 GSK3326595 对 SARS-CoV-2 假病毒进入宿主细胞能力的影响。

在 ACE2 过表达的 HEK-293T 或 A549 细胞中,用不同浓度 GSK3326595 处理,或敲低 PRMT5,或过表达 ACE2-WT/R671K 和 PRMT5,检测假病毒感染率。

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。

验证分子表达变化
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM 培养基----
RPMI-1640 培养基----
胎牛血清----
聚乙烯亚胺PROTEINTECH--
Lipofectamine 2000Thermo Fisher Scientific--
Quick Mutation™ Plus 试剂盒BeyotimeD0208S
谷胱甘肽琼脂糖珠MCEHY-K0211
荧光素酶检测系统PromegaE1500
GAPDH 抗体Proteintech60004-1-AP
PRMT5 抗体Proteintech18436-1-AP
GFP-Tag 抗体SUNGENE BIOTECHKM8009
Flag-Tag 抗体SUNGENE BIOTECHKM8002
ACE2 抗体CST92485S
His-Tag 抗体Absinabs830002ss
Myc-Tag 抗体ServicebioGB12076
GST-Tag 抗体SUNGENE BIOTECHKM8005
抗 GFP 纳米磁珠AlpaLifeKTSM1301
抗 Myc 纳米磁珠AlpaLifeKTSM1306
抗 Flag 磁珠BeyotimeP2271-2ml
Flag-ACE2-WT 质粒Sino BiologicalHG10108-NF
GFP-RBD 质粒Sino BiologicalVG40592-ACGLN
SARS-CoV-2 Spike S1-Omicron His 标签蛋白Sino Biological40591-V08H41
SARS-CoV-2 Spike S1-Delta His 标签蛋白Sino Biological40591-V08H23
SARS-CoV-2 Spike S1-Beta His 标签蛋白Sino Biological40591-V08H10
SARS-CoV-2 刺突假病毒Sino BiologicalPSV001
pGEX-4T-1 载体GE Healthcare--
GSK3326595----
AMI-1----
S-腺苷甲硫氨酸----

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
细胞系(HEK-293T、A549、BEAS-2B、HK2)和培养基(DMEM/RPMI-1640)及 FBS 浓度
阅读提示:Methods 2.1 Cells culture and transfection
药物处理
GSK3326595 和 AMI-1 的浓度及处理时间(如 100 nM 处理 48 小时)
阅读提示:Figure 1 图注和 Methods 2.1
质粒构建
Flag-ACE2-WT、GFP-RBD、突变体质粒(R671K、N322Q 等)的来源和构建方法
阅读提示:Methods 2.2 Plasmids and SARS-CoV-2 Spike1 proteins
蛋白结合实验
His-S1-Omicron、His-S1-Delta、His-S1-Beta 蛋白的浓度及孵育条件
阅读提示:Results 3.4 和 Figure 4 图注
假病毒感染实验
细胞接种密度(5×10^4)、假病毒体积(5 μl)、处理时间(12 小时预处理、6 小时感染、48 小时培养)、GSK3326595 浓度(25 nM 等)
阅读提示:Methods 2.3 SARS-CoV-2 spike pseudovirus infection assays