Nature：利用CRISPR筛选出潜在的黄病毒药物靶标

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在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学医学院和宾夕法尼亚大学等机构的研究人员发现一种潜在的方法阻止寨卡病毒和类似的病毒在体内扩散的方法。相关研究结果于2016年6月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“A CRISPR screen defines a signal peptide processing pathway required by flaviviruses”。

研究人员鉴定出一种在寨卡病毒和其他黄病毒（flavivirus）在细胞间扩散中发挥着至关重要作用的基因通路。再者，他们证实关闭这个通路中的单个基因---在人细胞和昆虫细胞中---并不会对细胞本身产生负面影响，而且也使得黄病毒不能够从被感染的细胞中释放出来，从而阻止感染扩散。

这项研究给出寨卡病毒和其他黄病毒如登革热病毒和西尼罗河病毒的一个潜在的药物靶标，其中黄病毒对公共卫生带来重大影响。

论文通信作者、华盛顿大学医学院医学教授Michael Diamond博士说，“我们想要发现我们是否能够鉴定出存在宿主细胞中的黄病毒感染所绝对必需的基因。从我们研究的大约1.9万个基因中，我们仅发现9个关键基因是这些病毒感染或扩散所依赖的。这9个基因都与宿主处理病毒颗粒的一种重要组分相关联，而这种组分是感染扩散所必不可少的。”

病毒必须劫持宿主细胞进行复制和扩散，使得它们依赖于它们感染的宿主细胞的遗传物质。如果宿主细胞缺乏病毒复制所需的一个基因，那么病毒将会停在感染途中，这样细胞将会存活下来。这表明这个缺失的基因在病毒扩散中发挥着至关重要的作用，因而应当进一步开展研究。

为了鉴定出黄病毒依赖哪些基因，Diamond和他的同事们利用一种被称作CRISPR/Cas9的基因编辑技术选择性关闭单个基因。

在Diamond和他的同事们鉴定出的9个关键性基因中，一个被称作SPCS1的基因当失去功能时，不仅会降低黄病毒感染，而且也不会对他们研究的细胞产生副作用。研究人员首先针对西尼罗河病毒开展实验，然后证实同样的结果也适合于其他的黄病毒科成员，包括寨卡病毒、登革热病毒、黄热病病毒、日本脑炎病毒和丙型肝炎病毒。

尽管缺乏这个基因会阻止黄病毒科病毒扩散，但是研究人员发现剔除这个基因不会影响其他类型的病毒（如甲病毒、布尼亚病毒和棒状病毒）感染。

Diamond说，“黄病毒似乎独特地依赖这个特定的基因释放病毒颗粒。在这些病毒中，这个基因发起病毒颗粒组装和释放所必需的多米诺骨牌效应。若缺乏它，这个效应不会发硬，病毒也就不会扩散。因此，我们对作为一种潜在药物靶标的这个基因感兴趣，这是因为它破坏病毒，而不会破坏宿主细胞。”

A CRISPR screen defines a signal peptide processing pathway required by flaviviruses

doi:10.1038/nature18625

Rong Zhang,        Jonathan J. Miner,        Matthew J. Gorman,        Keiko Rausch,        Holly Ramage,        James P. White,        Adam Zuiani,        Ping Zhang,        Estefania Fernandez, Qiang Zhang,        Kimberly A. Dowd, Theodore C. Pierson,        Sara Cherry        & Michael S. Diamond

Flaviviruses infect hundreds of millions of people annually, and no antiviral therapy is available1, 2. We performed a genome-wide CRISPR/Cas9-based screen to identify host genes that, when edited, resulted in reduced flavivirus infection. Here, we validated nine human genes required for flavivirus infectivity, and these were associated with endoplasmic reticulum functions including translocation, protein degradation, and N-linked glycosylation. In particular, a subset of endoplasmic reticulum-associated signal peptidase complex (SPCS) proteins was necessary for proper cleavage of the flavivirus structural proteins (prM and E) and secretion of viral particles. Loss of SPCS1 expression resulted in markedly reduced yield of all Flaviviridae family members tested (West Nile, Dengue, Zika, yellow fever, Japanese encephalitis, and hepatitis C viruses), but had little impact on alphavirus, bunyavirus, or rhabdovirus infection or the surface expression or secretion of diverse host proteins. We found that SPCS1 dependence could be bypassed by replacing the native prM protein leader sequences with a class I major histocompatibility complex (MHC) antigen leader sequence. Thus, SPCS1, either directly or indirectly via its interactions with unknown host proteins, preferentially promotes the processing of specific protein cargo, and Flaviviridae have a unique dependence on this signal peptide processing pathway. SPCS1 and other signal processing pathway members could represent pharmacological targets for inhibiting infection by the expanding number of flaviviruses of medical concern.

转自：生物谷