该研究首次系统地描述了包括SARS-CoV-2在内的人类病毒如何通过劫持细胞机制和蛋白质合成的能力来更好地适应感染特定类型的组织。

由基因组调控中心(CRG)的研究人员开展的这项发现可能有助于设计更有效的抗病毒治疗、基因疗法和疫苗。这项研究今天发表在《细胞报告》杂志上。

活的有机体在细胞内制造蛋白质。每一种蛋白质都由单一的氨基酸单元组成，这些氨基酸单元根据DNA编码的指令缝合在一起。这些指令的基本单位被称为密码子，每一个密码子对应一种特定的氨基酸。同义密码子是指两个或两个以上的密码子导致细胞产生相同的氨基酸。

不同的组织使用不同的语言来制造蛋白质，这意味着它们会优先使用一些同义密码子。我们之所以知道这一点，是因为负责识别密码子并粘附在相应氨基酸上的分子tRNAs，在不同的组织中有不同的丰度，”该研究的第一作者、CRG的研究员Xavier Hernandez解释说。

当病毒感染生物体时，它需要劫持宿主的机制来产生自己的蛋白质。研究人员着手调查病毒是否特别适应使用被感染组织优先使用的同义密码子。

研究人员下载了所有已知人类病毒的公开蛋白质序列，并研究了它们的密码子使用情况。根据已知的不同组织中tRNA的丰度，他们确定了502种人类感染病毒在感染23种不同的人类组织时的适应能力。

在感染早期表达的病毒蛋白更适合劫持宿主的蛋白质制造机制。根据Xavier Hernandez的说法，“适应良好的病毒一开始会使用细胞的首选语言，但在完全控制之后，它们会施加一种新的语言来满足自己的需要。”这一点很重要，因为病毒用于基因治疗，治疗遗传疾病，如果我们想纠正一个组织中的突变，我们应该修改病毒，使其适合特定的组织。”

然后，研究人员进一步研究了不同的呼吸道病毒是如何根据密码子的使用情况适应感染特定组织的。他们研究了四种不同的冠状病毒——SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2，和与SARS-CoV-2关系最密切的蝙蝠冠状病毒，以及常见的导致流感的甲型流感病毒H1N1。

他们发现，SARS-CoV-2将密码子的使用方式适应于肺组织、胃肠道和大脑。由于这与肺炎、腹泻或失去嗅觉和味觉等已知的COVID-19症状一致，研究人员假设未来的治疗和疫苗可以考虑到这一因素，从而在这些组织中产生免疫力。

“在我们仔细观察过的呼吸道病毒中，SARS-CoV-2是最适合劫持宿主组织的蛋白质合成机制的病毒，但并不比流感病毒或蝙蝠冠状病毒更适合。这表明除翻译效率之外的因素在感染中发挥着重要作用，例如ACE2受体的表达或免疫系统，”Xavier Hernandez总结道。

研究人员下一步将进一步开发一种生物技术工具，以设计出最优的蛋白质序列，其中包含适合研究对象组织的密码子，这可能对基因疗法的发展有用。

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