Glycosylphosphatidylinositol biosynthesis functions as a conserved host defense pathway against coronaviruses via regulation of LY6E.
研究背景
冠状病毒依赖宿主因子复制致病，宿主则有防御机制。目前对宿主限制因子及其机制研究较少。本研究通过全基因组CRISPR敲除筛选，发现糖基磷脂酰肌醇（GPI）生物合成途径是泛冠状病毒的宿主限制因子，可通过调节LY6E蛋白抑制病毒进入。
方法速览
- 全基因组CRISPR敲除筛选：用SARS - CoV - 2、HCoV - OC43和PEDV三种冠状病毒筛选，鉴定GPI生物合成基因。
- 病毒结合和内化实验：评估GPI生物合成基因敲除对病毒结合和内化的影响。
- 病毒 - 细胞融合实验：用E - 64d和camostat抑制剂评估GPI生物合成基因对病毒 - 细胞融合的影响。
- 聚焦CRISPR敲除筛选：针对193个已知或预测的GPI - AP基因筛选，鉴定LY6E为关键下游效应子。
主要发现
- GPI生物合成基因抑制冠状病毒进入：敲除GPI生物合成基因，SARS - CoV - 2、HCoV - OC43和PEDV等感染效率显著增强。如PIGA、PIGV和GPAA1敲除，使SARS - CoV - 2感染率增3 - 7倍，HCoV - 229E增7倍，PEDV增20倍。
- 破坏刺突介导的内体融合：敲除GPI生物合成基因不影响病毒与细胞膜结合或内化，但增强病毒颗粒与内体膜融合。用E - 64d抑制剂处理，GPAA1敲除细胞中病毒感染增强被抑制。
- 破坏刺突介导的质膜融合：在表达TMPRSS2的细胞中，敲除GPI生物合成基因增强SARS - CoV - 2感染效率。用camostat抑制剂处理，GPAA1敲除细胞中病毒感染增强被抑制。
- 调节下游效应子LY6E：聚焦CRISPR敲除筛选发现LY6E是关键下游效应子。敲除LY6E增加多种冠状病毒感染效率。敲除GPI生物合成基因使LY6E蛋白水平降低，过表达LY6E无法恢复GPI缺陷细胞抗病毒活性。
总结展望
本研究首次系统揭示GPI生物合成途径是泛冠状病毒的宿主限制因子，LY6E为关键下游效应子，为开发新抗病毒策略提供理论基础。但研究主要基于体外实验，缺乏体内验证，且GPI生物合成基因全局敲除可能胚胎致死。未来需构建组织特异性条件敲除小鼠模型验证。