當 相分離 遇上 新冠病毒 ......

2020-10-18 Life Science 醫學生


相分離（Phase Separation）現象是近來在生物學領域研究的十分火熱的前沿研究熱點，目前已經有大量生物學過程被報導與相分離相關。而與此同時，該物理現象是否真的在生物學過程中具有如此重要的價值與意義也備受質疑。

新冠肺炎（COVID-19）是由新型冠狀病毒SARS-CoV-2導致的傳染病，目前正在全球引起大流行。近期與該病毒以及其導致的疾病的相關研究正在迅速增長，從該病毒的序列分析，到病毒蛋白特性及病毒進入人體的機制，最後引起的疾病及相關免疫應答和治療策略。這一系列的研究都加速了人類對SARS-CoV-2及COVID-19的認識。

然而，作為目前前沿的兩個研究熱點，當它們結合在一起，又會帶給我們怎樣的認識、思考及啟示呢？

一、新冠病毒的蛋白能形成相分離

隨著SARS-CoV-2的基因組及相應蛋白的解析，研究人員近期對SARS-CoV-2病毒相關蛋白展開了大量研究，其中就包括有病毒蛋白的相分離相關的研究。

2020年06月10日，在預印本網站bioRxiv上線了題為「SARS-CoV-2 nucleocapsid protein undergoes liquid-liquid phase separation stimulated by RNA and partitions into phases of human ribonucleoproteins」的研究，該研究發現：

來自SARS-CoV-2的多價RNA結合蛋白--核衣殼蛋白N--能夠通過液液相分離（LLPS）的形式包裝RNA，且該相分離過程可被RNA及pH調節；此外，該N蛋白能夠進入人類核糖核蛋白TDP-43, FUS, 及hnRNPA2形成的相分離中。因此，該研究表明LLPS可能對於SARS-CoV-2及其他RNA病毒的基因組包裝、與宿主蛋白的共存、病毒的複製和感染功能等都十分必要。

類似地，2020年06月12日，在預印本網站bioRxiv又上線了一篇題為「Specific viral RNA drives the SARS CoV-2 nucleocapsid to phase separate」的研究，該研究同樣發現：

SARS-CoV-2的N蛋白能夠與病毒基因組經歷LLPS的過程。具體來說，N蛋白在生理條件下能夠與病毒基因組5『端前1000個核苷酸中的特定RNA序列發生相分離，且在人體上呼吸道溫度的條件下可以得到增強。此外，作者進一步發現，N蛋白在哺乳動物細胞中的形成的相具有濃度依賴性，且可以被小分子影響。因此，該研究揭示了SARS-CoV-2的N蛋白所形成的相具有序列和結構特異性、對人體溫度敏感、且用小分子可控，這為抗SARS-CoV-2病毒的有效小分子篩選提供了篩選基礎。

二、新冠病毒的靶向藥物能參與相分離

2020年06月19日，來自美國Whitehead Institute for Biomedical Research的

Richard A. Young團隊在Science上在線發表了題為「Partitioning of cancer therapeutics in nuclear condensates」的報導文章：

該文章指出靶向腫瘤的一些合成化合物藥物能夠參與形成相分離過程，這一發現為腫瘤藥物發揮效應作用提供了新的理解。而靶向新冠病毒的藥物是否也類似能夠通過參與相分離發揮作用，以及如何篩選能夠靶向特異性相分離區域的藥物仍有待探究。

據2020年06月18日來自Nature News的報導介紹：

目前已有研究組正在研究新冠病毒SARS-CoV-2的複製過程中的病毒蛋白的相分離，並且也有靶向抑制該複製過程且能夠特異性地參與其相分離過程的小分子篩選研究。

最後

目前，相分離仍然是許多生物學過程中的研究熱點，而新冠病毒SARS-CoV-2也正處於研究火熱的時期，這使許多研究人員嘗試將相分離現象與新冠病毒結合起來開始研究，包括病毒本身蛋白和RNA的相分離現象，以及靶向小分子藥物靶向參與特定相分離過程。然而，因為近年來相分離現象被用於解釋許多生物學過程，相關數據和結論仍有大量值得商榷，使得相分離近期一直備受討論甚至質疑。所以，當該現象與新冠病毒研究結合時，其意義與價值將更值得研究人員進一步深入思考與討論，而不能使熱點僅僅只能存在於實驗室數據及理論模型之中。

參考資料：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.09.141101v1

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.11.147199v1

https://www.nature.com/articles/d41586-020-01838-z

https://science.sciencemag.org/content/368/6497/1386

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