新型冠状病毒（以下简称新冠病毒）已感染全球数百万人并造成数十万人死亡。对新冠病毒的多组学研究有利于加速发现/开发抗病毒疗法。
来自美国、英国、法国、德国等多家研究机构的研究人员在《Cell》在线发表了其最新研究成果，利用蛋白组学方法研究团队解析了新冠病毒侵染细胞后导致的系统性磷酸化修饰改变，并发现了新的针对异常磷酸化通路的潜在候选药物。
研究团队用质谱法研究了新冠病毒感染过程中蛋白质丰度和磷酸化的扰动。通过将磷酸化谱图映射到失调的激酶和信号通路，鉴定出了87种相关药物和化合物，其中p38、CK2、CDKs、AXL 和 PIKFYVE 等激酶家族的抑制剂显示出了强大的抗病毒活性，为 COVID-19 的治疗方法提供了新的思路和依据。
为什么要研究蛋白磷酸化修饰？
目前COVID-19的临床管理仅限于感染预防和支持性护理，为了有效地抗击COVID-19大流行，仍然迫切需要强有力的抗病毒治疗药物，特别是那些可以在门诊使用的药物。
蛋白质组学方法可全面量化蛋白质丰度和磷酸化的变化，是阐明病毒发病机理的有力工具。目前许多磷酸化修饰的功能已被注释，特别是对于磷酸化直接调节其活性的激酶，使用生物信息学方法从磷酸化图谱中可轻松识别受调控的激酶，其中许多可能是具有治疗潜力的药物靶点。
新冠病毒感染蛋白磷酸化修饰发生了什么变化？
使用新冠病毒侵染Vero E6细胞为模型，选择了侵染的6个时间点（0h、2h、4h、8h、12h、24h），鉴定出4,624个磷酸化修饰位点和3,036个蛋白质。
病毒蛋白在感染后8小时开始增加，表明病毒复制，而在24小时内，宿主蛋白丰度仅发生微小变化。相比之下，蛋白磷酸化发生了很大的变化，这体现了磷酸化修饰在迅速侵染过程中有更为重要的作用。
磷酸化组学的结果显示了部分的病毒蛋白可以发生磷酸化，并且通过序列特征分析预测，发现宿主的CK2,CDK和PKC是导致这些病毒蛋白磷酸化的上游激酶，推测这些激酶可能协助了病毒侵染。在宿主的层面，通过对磷酸化位点的聚类分析和激酶预测，发现p38MAPK、CK2、CAMK2G等激酶活性出现上调，而CDK、AKT以及Rho家族的激酶活性出现下调。
通过细胞学和生物化学的实验进一步验证这些激酶的功能。新冠病毒感染能够促进CK2和p38 MAP激酶的激活、多种细胞因子的产生和有丝分裂激酶的关闭，从而导致细胞周期停滞。同时感染还刺激了含有CK2的丝状突起的显著诱导，这些突起携带出芽病毒颗粒。
这些激酶哪些是潜在药物靶点？
激酶是理想的药物靶点。基于其注释底物磷酸化的变化，研究人员评估了518种人类激酶中97种的活性变化。通过将磷酸化谱图映射到失调的激酶和信号通路，鉴定出87种相关药物和化合物可用于临床试验/临床前开发。对68种药物和化合物进行了测试，发现p38、CK2、CDKs、AXL 和 PIKFYVE 等激酶家族的抑制剂显示出了强大的抗病毒活性。
本次研究中蛋白组数据已通过PRIDE存入ProteomeXchange 联盟，数据编号：PXD019113。
交互式版本的磷酸化数据可以在如下网站获取：kroganlab.ucsf.edu/network-maps.
补充表格可从Mendeley Data网站获取：http://dx.doi.org/10.17632/dpkbh2g9hy.1.
首发公号：国家基因库大数据平台
参考文献
Bouhaddou M, Memon D, Meyer B, et al. The global phosphorylation landscape of SARS-CoV-2 infection[J]. Cell, 2020.
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