Cell Death Differ：中大五院黄曦团队发现新冠病毒引起肺损伤的分子机制

近期，中山大学附属第五医院黄曦团队报道了 SARS-CoV-2 的 membrane (M) 蛋白通过靶向并抑制胞内 BOK 的泛素化降解，激活肺上皮细胞线粒体凋亡途径而引起肺损伤，该发现为 COVID-19 的靶向治疗提供了潜在靶点。

图片来源：Cell death & differentiation

SARS-CoV-2 感染已经导致全球数以百万人的死亡，其中大部分死亡患者出现呼吸困难，肺部出现大量凋亡的细胞和渗漏的粘液，已有研究证实 SARS-CoV-2 感染引起肺细胞凋亡参与上述病理发生。然而，SARS-CoV-2 感染引起肺细胞凋亡的机制仍不清楚。

2022 年 1 月 13 日，中山大学附属第五医院黄曦课题组在 Cell death & differentiation 上发表了题为 SARS-CoV-2 membrane protein causes the mitochondrial apoptosis and pulmonary edema via targeting BOK 研究性论文。该研究证实了病毒膜（M）蛋白会通过靶向 BOK 分子，介导肺上皮细胞线粒体凋亡，并导致肺水肿的发生。

图片来源：Cell death & differentiation

病毒相关蛋白与细胞蛋白相互作用影响细胞凋亡过程。作者首先分别将携带刺突蛋白（Spike protein, S 蛋白），核衣壳蛋白（Nucleocapsid, N 蛋白），膜蛋白（Membrane protein, M 蛋白）和包膜蛋白（Envelope protein，E 蛋白）真核表达质粒载体分别转染人肺上皮 H292 细胞和人血管内皮 EA.hy926 细胞，通过荧光分光光度法检测胞内活化 caspase (CASP) 3 活性情况，免疫荧光染色观察过细胞核形态特征，活细胞成像动态观察过表达 M 蛋白细胞形态变化，证实 SARS-CoV-2 M 蛋白会诱导细胞凋亡（图 1）。

图片来源：Cell death & differentiation

Caspase 活性检测和 JC-1 染色实验证实，过表达 M 蛋白会导致 H292 细胞线粒体电势下降，激活 caspase 9 相关的线粒体凋亡途径（图 3）。

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免疫共沉淀和线粒体胞质分离实验证实 SARS-CoV-2 M 蛋白和 BCL-2 家族蛋白促凋亡分子 BOK 相互作用，抑制 BOK 泛素化降解，并促进 BOK 发生线粒体转位（图 2）。BOK 主要通过 BH2 结构域与 M 蛋白结合。

图片来源：Cell death & differentiation

对小鼠进行气管暴露注射表达 M 蛋白慢病毒的实验表明，M 蛋白会导致小鼠肺上皮细胞凋亡和脱落，肺通透性增强和产生肺水肿，敲低 BOK 能减轻 M 蛋白导致小鼠肺部损伤（图 4）。

图片来源：Cell death & differentiation

本研究证实 M 蛋白通过介导肺组织细胞凋亡，导致肺血管通透性增强和肺水肿，并揭示其相关分子机制，拓展了 SARS-CoV-2 及疾病致病机理的认识，为临床治疗提供了潜在的干预靶点。