SARS-CoV-2 Spike Protein-Priming Cysteine Cathepsin L Acting at Microvilli of Intestine Epithelial Cells
SARS-CoV-2 刺突蛋白启动半胱氨酸组织蛋白酶 L 作用于肠上皮细胞的微绒毛
基本信息
- 批准号:458144552
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2021
- 资助国家:德国
- 起止时间:2020-12-31 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
SARS-CoV-2, responsible for causing COVID-19, enters via epithelial cells including enterocytes of the small intestine. While the proteases ACE2 and TMPRSS2 are recognized as entry co-receptor/s of SARS-CoV-2 target cells, it is not sufficiently understood how the cysteine peptidase cathepsin L involves, which can act as a viral spike protein-activating enzyme in principle. Thus, the proposed research shall test a novel and non-conventional mechanism of SARS-CoV-2 spike protein activation, namely, by cathepsin L acting at microvilli of small intestine epithelial cells. We base this proposal on our previous work demonstrating that cathepsin L is secreted from intestine epithelial and goblet cells into the gut lumen from where is re-associates with the surface of the mucosal cells. Hence, cathepsin L is present at well-exposed microvilli of the small intestine epithelium, where it might be involved in priming of the coronaviral spike protein, thereby promoting viral entry and spreading, despite and in addition to the prominent tasks that ACE2 and TMPRSS2 play in this regard. Therefore, this project will address expression and sub-cellular co-localization of cathepsin L, ACE2 and TMPRSS2 in the small intestine in situ as well as the enzymatic activity of cathepsin L at microvilli of intestine epithelial cells using our established organoid-typical co-culture model consisting of enterocytes and goblet cells. In addition, we will investigate the possibility of cathepsin L-mediated spike protein cleavage in vitro by simulating conditions expected for the gut lumen. Eventually, the significance of cathepsin L activity for maintenance of microvilli at cells of the small intestine will be analyzed. We expect to clarify whether cathepsin L can play an important role in SARS-CoV-2 infection of the small intestine. The results of this basic science project will help to more comprehensively approach therapeutic prevention of coronavirus entry into target cells.
引起COVID-19的SARS-CoV-2通过包括小肠肠上皮细胞在内的上皮细胞进入。虽然蛋白酶ACE 2和TMPRSS 2被认为是SARS-CoV-2靶细胞的进入共受体,但尚不充分了解半胱氨酸肽酶组织蛋白酶L如何参与,其原则上可作为病毒刺突蛋白激活酶。因此,拟议的研究将测试SARS-CoV-2刺突蛋白激活的新的和非传统的机制,即通过组织蛋白酶L作用于小肠上皮细胞的微绒毛。我们基于我们先前的工作证明组织蛋白酶L从肠上皮细胞和杯状细胞分泌到肠腔中,从那里与粘膜细胞的表面重新关联,提出了这个建议。因此,组织蛋白酶L存在于小肠上皮的充分暴露的微绒毛处,在那里它可能参与冠状病毒刺突蛋白的引发,从而促进病毒进入和传播,尽管并且除了ACE 2和TMPRSS 2在这方面发挥的突出任务之外。因此,本项目将利用我们建立的由肠上皮细胞和杯状细胞组成的类器官典型共培养模型,研究组织蛋白酶L、ACE 2和TMPRSS 2在小肠原位的表达和亚细胞共定位,以及组织蛋白酶L在肠上皮细胞微绒毛上的酶活性。此外,我们将研究组织蛋白酶L介导的刺突蛋白裂解的可能性,在体外模拟条件预期的肠腔。最后,将分析组织蛋白酶L活性对维持小肠细胞微绒毛的意义。我们希望阐明组织蛋白酶L是否可以在SARS-CoV-2小肠感染中发挥重要作用。这一基础科学项目的结果将有助于更全面地解决冠状病毒进入靶细胞的治疗预防问题。
项目成果
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