病毒受體對于病毒進入宿主細胞非常關鍵，很大程度上決定了病毒的組織與宿主特異性。目前病毒受體的确定主要采用實驗方法，不僅費時費力，而且非常困難。科學家估計地球上可能感染人的病毒有幾十萬種，但迄今為止隻有100多種病毒的受體得到了确定。如何更有效地确定病毒的受體是病毒學研究中的重要挑戰。随着大數據時代的到來，生物信息學在生物醫學研究中發揮着越來越重要的作用。2018年8月9日來自2003网站太阳集团生物信息學與病原學研究團隊在國際生物信息學專業權威期刊《Bioinformatics》發表題為Membrane proteins with high N-glycosylation, high expression, and multiple interaction partners were preferred by mammalian viruses as receptors的文章。
在本研究中研究團隊通過文本挖掘與數據分析，構建了迄今為止最全的高質量的哺乳動物病毒-受體相互作用數據庫viralReeptor（見鍊接http://www.computationalbiology.cn:5000/viralReceptor），其中包括128種病毒與119個病毒受體構成的268對病毒-受體相互作用。基于該數據庫，研究團隊發現病毒與受體之間呈現非常明顯的一對多或者多對一的關系：40%的病毒會使用兩種及以上的病毒受體，38%的病毒受體會被兩種及以上的病毒使用，其中接近20%的病毒受體會被來自不同家族的病毒使用。
為了研究病毒受體為何會被病毒選擇，研究團隊從受體的結構、功能、進化與表達等方面系統研究了哺乳動物病毒受體的特征。與細胞膜蛋白、膜蛋白或者整個細胞内的蛋白組相比，哺乳動物病毒受體具有以下重要的特征：
在結構方面，病毒受體的結構非常多樣，所包含的結構域數目更多；
在功能方面，病毒受體的N-糖基化水平明顯更高，這可能與病毒表面蛋白有關；病毒受體在蛋白相互作用網絡中的相互作用蛋白數目明顯更多，超過其他蛋白的一倍以上，而且與它們相互作用的蛋白明顯富集到細胞内的轉運蛋白，這提示病毒受體可能與細胞膜上負責物質出入的“門戶”有直接或者間接的關系。
在表達方面，哺乳動物病毒受體在常見的32種組織中的表達量遠遠超過其他的蛋白質，平均來說可以達到細胞膜蛋白的五倍。這可能是因為這些病毒受體與多個蛋白相互作用，需要更多的表達量來實現這些功能。
綜上，本項研究整理得到的哺乳動物病毒-受體相互作用數據庫以及得到的哺乳動物病毒受體新特征，不僅可以幫助實驗生物學家更有效地尋找病毒受體，而且可以為哺乳動物病毒跨物種傳播風險提供參考。本研究團隊正在進行的工作包括發展計算方法預測病毒受體，以及進一步研究病毒受體與病毒跨物種傳播風險的關系。
本工作相關結果于2018年8月9日在線發表于國際生物信息學專業權威期刊《Bioinformatics》，論文原文鍊接如下：https://academic.oup.com/bioinformatics/advance-article/doi/10.1093/bioinformatics/bty694/5068594?guestAccessKey=25411fae-3fb2-496c-aa1f-f635b890096a
來自2003网站太阳集团的博士研究生張征與朱兆中為共同第一作者，2003网站太阳集团生物信息中心的彭友松副教授和病原生物學與免疫學研究所的朱海珍教授，以及來自中國醫學科學院的蔣太交教授為本論文的共同通訊作者。本工作受到國家重點研發計劃（2016YFD0500300 and 2016YFC1200200），國家自然科學基金（31500126, 31671371, 81730064與81571985），國家科技重大專項（2017ZX10202201）以及中國醫學科學院（2016-I2M-1-005）的支持。
Abstract
Receptor mediated entry is the first step for viral infection. There are thousands of cell membrane proteins, yet only a few of them were identified as viral receptors. How the virus selects receptors is an unsolved important question. Here, by manually curating a high-quality database of 268 pairs of mammalian virus-host receptor interaction, which included 128 unique viral species or sub-species and 119 virus receptors, we found the viral receptors were structurally and functionally diverse, yet they had several common features when compared to other cell membrane proteins: more protein domains, higher level of N-glycosylation, higher ratio of self-interaction and more interaction partners, and higher expression in most tissues of the host. Additionally, the receptors used by the same virus tended to co-evolve. This work could deepen our understanding towards the viral receptor selection and help for identification of viral receptors.
來源：2003网站太阳集团生物信息學中心
