摘要

人類淀粉樣蛋白已被證明與病毒相互作用并干擾病毒復(fù)制。基于這一觀察結(jié)果，我們采用了一種合成生物學(xué)方法，設(shè)計了病毒特異性淀粉樣蛋白來對抗甲型流感病毒和寨卡病毒蛋白。每個淀粉樣蛋白與特定的病毒靶蛋白共享一個同源的易于聚集的片段。對于流感，我們證明了抗PB2的設(shè)計淀粉體在甲型流感感染組織中積累。此外，這種淀粉體專門針對甲型流感病毒及其常見的PB2多態(tài)性，而不是缺乏同源片段的乙型流感病毒。我們的淀粉樣蛋白模型表明，淀粉樣蛋白相互作用的序列特異性具有調(diào)整淀粉-病毒相互作用的能力，同時允許在進化變異上保持活性的靈活性。 

介紹

幾十年來,主要是研究人類的淀粉作為疾病蛋白質(zhì)沉積的主要特征,但近年來功能性淀粉已被發(fā)現(xiàn)在幾個人類tissues1和所有王國的生活,造成了一個修訂的視圖,淀粉樣蛋白結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是有毒或病態(tài)。最近，越來越多的證據(jù)支持這樣一種假設(shè)，即與疾病相關(guān)的淀粉樣蛋白可能不僅是致病的副產(chǎn)品2，而且它們實際上還可能具有功能上的好處，例如充當(dāng)人類病原體的相互作用，包括病毒。 例如，有研究表明，阿爾茨海默病(AD)相關(guān)的肽，淀粉樣蛋白(A)，可能在對抗皰疹病毒腦感染的先天免疫中發(fā)揮作用。更具體地說，Eimer et al.表明，一種分子與皰疹糖蛋白相互作用，從而誘導(dǎo)了一種淀粉樣蛋白的形成。“微聚合”的播散導(dǎo)致病毒粒子的誘捕，從而產(chǎn)生淀粉樣蛋白驅(qū)動的抗病毒效果。與病毒相遇而形成的淀粉樣蛋白沉積是否在AD的發(fā)生中起作用仍有待確定，但皰疹感染是AD的已知危險因素。

聚合催化，正如Aβ與皰疹病毒結(jié)合時所觀察到的，很好地描述了由所謂的聚合傾向區(qū)域(APRs)驅(qū)動的過程。這些APRs參與同類的相互作用，形成緊密排列的分子間淀粉樣蛋白結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致一個高度序列特異性的過程,但是允許蛋白質(zhì)之間的相互作用共享高度同源的APRs。有趣的是，一個冠狀細(xì)胞也與包膜糖蛋白B共享同源APR序列。一種皰疹蛋白，它已經(jīng)被證明可以與一種免疫寡核苷酸相互作用。為了研究與某種病毒蛋白具有同源性的淀粉樣蛋白是否真的能特異性地與該蛋白相互作用從而干擾病毒復(fù)制，我們采用了合成生物學(xué)的方法。我們設(shè)計了兩種合成淀粉樣蛋白，分別編碼在甲型流感和寨卡病毒(ZIKV)蛋白中鑒定的病毒特異性APR。我們發(fā)現(xiàn)，每一種淀粉樣蛋白都會干擾相應(yīng)病毒的復(fù)制，而沒有交叉反應(yīng)。對于甲型流感病毒，我們證明我們合成的淀粉樣蛋白在感染部位聚集，并在小鼠感染模型中干擾甲型流感病毒復(fù)制。淀粉樣蛋白以APR-特定的方式與特定的病毒靶蛋白結(jié)合，迫使該蛋白形成非功能構(gòu)象。缺少APR同源物的B型流感病毒不受合成淀粉樣蛋白的影響，這突出了這種相互作用的序列特異性。我們共同提出了完全合成淀粉樣蛋白的設(shè)計，僅基于在病毒蛋白中鑒定的APR，顯示出特定的抗病毒特性。此外，我們的結(jié)果表明，APR介導(dǎo)的淀粉樣蛋白相互作用具有定義真正功能性生物相互作用的相同特征，包括特異性和體內(nèi)選擇性。

結(jié)論：一種基于apr的具有抗病毒特性的合成肽的設(shè)計

為了研究淀粉樣蛋白與編碼同源APR的病毒相互作用的可能性，我們使用了一種合成生物學(xué)方法，使用甲型流感病毒作為模型病毒。為了設(shè)計與流感a蛋白具有同源APR的合成淀粉樣蛋白，我們首先使用統(tǒng)計熱力學(xué)算法TANGO識別流感a蛋白組中的所有APR。（基于apr的具有抗病毒特性的合成肽的設(shè)計，見圖）

根據(jù)設(shè)計，最好的評分肽序列是WDLIQLIVSDGSDLIQLIVSD，稱為Peptide 12B，其中靶蛋白APR (381LIQLIVS387)兩側(cè)帶有帶負(fù)的天門天氨酸殘基，并加入n -末端色氨酸，以便準(zhǔn)確測定濃度。

最后，我們使用了另外兩個實驗來驗證肽12B的抗病毒作用:一個多循環(huán)復(fù)制實驗和對細(xì)胞病理效應(yīng)的保護作用(補充圖1g, h)。這兩個實驗都證實了一點，Peptide 12B對甲型流感病毒具有抗病毒作用。

探索抗病毒合成淀粉的化學(xué)空間

為了進一步證明我們治療甲型流感的方法是否可轉(zhuǎn)移至其它應(yīng)用方面， 我們設(shè)定了可以鑒別以ZIKV為靶點的淀粉樣蛋白。 用上述同樣設(shè)計多肽的方法， 結(jié)果顯示來源于膜糖蛋白中鑒定的APR，peptide R50 (RVAIAWLLRGSRVAIAWLLR)顯示出最顯著的效果。

從這些數(shù)據(jù)看來，我們的設(shè)計方法是普遍適用的，可以用來專門針對不同的病毒。換句話說，這些抗病毒肽家族構(gòu)成了一個新的化學(xué)空間，可以挖掘新的抗病毒藥物，通過靶向蛋白聚集機制發(fā)揮作用。 

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