Molecular insights into the effects of SARS-Cov2 infection on the blood system

SARS-Cov2 感染对血液系统影响的分子洞察

基本信息

项目摘要

We hypothesize that SARS-Cov2 directly interacts with neutrophils as well as platelets through their receptors, and induces a change in platelet morphology, leading to their activation and coagulation. We performed live imaging showing that platelets are directly activated in the presence of purified SARS-Cov2 spike protein. Particularly, prominent effects were shown under collagen-I ECM background. We further visualized platelet deformation in the presence of SARS-Cov2 spike protein using cellular cryo-electron tomography (cryo-ET). Strikingly, cellular cryo-ET revealed dense decorations of SARS-CoV-2 spike protein on the platelet surface coinciding with filopodia formation. Further analysis including sub-tomogram averaging up to 12 resolution revealed the flexible attachment of the SARS-CoV-2 to the membrane surface, suggesting a great adoptability of the SARS-CoV-2 spike protein to the dynamic membrane surface. We further tested the binding to several platelet receptors and the receptor inhibitors. We demonstrated the SARS-CoV-2 spike protein has a weak affinity to a5b1 as well as avb3, but not aIIbb3 integrin receptors. Our results infer that the stochastic activation of platelets is due to weak the interactions of SARS-CoV-2 spike protein with minor integrins expressed on platelet surface, which can attribute to the multilateral pathogenesis of COVID-19 and the occurrence of rare but severe coagulopathies.
我们假设SARS-Cov 2通过其受体直接与中性粒细胞和血小板相互作用,并诱导血小板形态的变化,导致其活化和凝血。我们进行了实时成像,显示血小板在纯化的SARS-Cov 2刺突蛋白存在下直接活化。特别地,在胶原-I ECM背景下显示出显著的效果。 我们使用细胞冷冻电子断层扫描(cryo-ET)进一步观察了SARS-Cov 2刺突蛋白存在下的血小板变形。引人注目的是,细胞冷冻ET显示血小板表面SARS-CoV-2刺突蛋白的密集装饰与丝状伪足形成一致。进一步的分析,包括亚断层图像平均高达12分辨率显示的灵活的附件的SARS-CoV-2的膜表面,表明一个很大的适应性的SARS-CoV-2刺突蛋白的动态膜表面。我们进一步测试了与几种血小板受体和受体抑制剂的结合。我们证明SARS-CoV-2刺突蛋白对a5 b1和avb 3具有弱亲和力,但对aIIbb 3整合素受体没有亲和力。我们的研究结果推断,血小板的随机激活是由于SARS-CoV-2刺突蛋白与血小板表面表达的次要整合素的相互作用较弱,这可能归因于COVID-19的多边发病机制和罕见但严重的凝血功能障碍的发生。

项目成果

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