Eine SARS-CoV-2-human Protein Wechselwirkungskarte

Bis ein Impfstoff gegen SARS-CoV-2 allgemein zur Verfügung steht, ist Grundlagenforschung, die ein detailliertes Verständnis darüber gibt, wie in den Lebenszyklus von SARS-CoV-2 eingegriffen werden kann, eine der besten Optionen zur Bekämpfung von COVID-19 auf molekularbiologischer Ebene. Eine Karte der Wechselwirkungen zwischen SARS-CoV-2 und menschlichen Proteinen bietet Informationen zur Identifizierung von menschlichen Molekülen, die für den viralen Lebenszyklus entscheidend sind. Diese Karte kann z. B. direkt zu einer Neuausrichtung eines Medikaments führen. Das Akutprojekt wird einen österreichischen Datenbeitrag zu einem umfassenden, qualitativ hochwertigen binären Virus-Mensch-Wechselwirkungsnetzwerk liefern. Diese Wechselwirkungskarte wird im Rahmen von international koordinierter Zusammenarbeit mithilfe von komplementären Interaktions-Mapping-Ansätzen erstellt. Der kooperative Ansatz bei dem die Forschungsarbeiten mehrerer Labors in einem Projekt koordiniert, integriert und gesamt analysiert werden, ist essenziell um kompetitive Ergebnisse schnell zu erzielen.

Die SARS-CoV-2-Infektion menschlicher Zellen löst eine starke zelluläre Phospho-Proteom-Veränderungen aus. Auch nach mehr als 200000 SARS-CoV-2-Forschungsarbeiten ist diese Reaktion nicht gut verstanden, und direkte Wechselwirkungen zwischen SARS-CoV-2-Proteinen und menschlichen Kinasen sind nicht ausreichend definiert. Wir haben direkte Wechselwirkungen zwischen menschlichen Proteinkinasen und SARS-CoV-2-Proteinen gemessen, um die Auswirkungen des Virus auf die zelluläre Signalübertragung besser zu verstehen. Mithilfe eines gezielten Screens einer Hefe-Two-Hybrid-Matrix, die menschliche Kinase abdeckt, entdeckten wir 51 direkte Wechselwirkungen zwischen 14 SARS-CoV-2-Proteinen und 29 menschlichen Kinasen. Auffällig ist, die relativ hohe Anzahl von Interaktionen für CAMK- und GMGC-Kinase-Familien sowie für Nicht-Rezeptor-Tyrosin-Kinasen. Die Integration der in unserem Screening identifizierten Interaktionen mit Transkriptomik- und Phospho-Proteomik-Daten zeigte Zusammenhänge zwischen SARS-CoV-2-Proteininteraktionen, Änderungen der Kinaseaktivität und der zellulären Phospho-Reaktion auf Infektionen von Zellen. Wir haben aus Daten von SARS-CoV-2 infizierten Zellen veränderte Aktivitätsmuster für eine Reihe menschlicher Kinasen, die in unserer Analse mit Virusproteinen wechselwirken, festgestellt: AURKB, CDK4, CDK7, ABL2, PIM2 und CDK2. Wir konnten weiters eine direkte Hemmung der Aktivität einer menschlichen Tyrosinkinase FER durch Interaktion mit einem SARS-CoV-2-Hilfsprotein, ORF6, mit Hilfe eines Hefesystems nachweisen. ORF6 ist an der Unterdrückung der angeborenen Immunantwort auf das Virus beteiligt, und FER phosphoryliert einen der wichtigsten Transkriptionsfaktoren der angeborenen Immunantwort. Unsere Ergebnisse betrachten die dysregulierte Kinase-Signalübertragung während einer SARS-CoV-2-Infektion und helfen uns, die mögliche Auswirkungen der Hochregulierung von ORF6 zu verstehen, die bei neueren SARS-CoV-2-Stämmen beobachtet wurde. Diese Studie erweitert unser Verständnis von SARS-CoV-2-Wirt-Interaktionen und unterstreicht die kritische Rolle von Kinase-vermittelten Signalwegen während der Virusinfektion.