[저자] Liping Zhang, Matthew Mann, Zulfeqhar A. Syed, Hayley M. Reynolds, E. Tian, Nadine L. Samara, Darryl C. Zeldin, Lawrence A. Tabak, Kelly G. Ten Hagen
Significance The novel SARS-CoV-2 coronavirus that is responsible for the global pandemic contains a unique insertion of four amino acids within the spike protein (S). Furin cleavage at this novel insertion site has been shown to increase pseudoviral infectivity and syncytia formation. Here we show that O -glycosylation by certain GALNT family members decreases furin cleavage of S and decreases syncytia formation. Moreover, we show that P681 mutations found in the highly transmissible alpha and delta variants decrease O -glycosylation, which increases furin cleavage and syncytia formation. Our results highlight how host-mediated O -glycosylation may influence viral infectivity and how mutations in the recent alpha and delta variants may circumvent this. The SARS-CoV-2 coronavirus responsible for the global pandemic contains a novel furin cleavage site in the spike protein (S) that increases viral infectivity and syncytia formation in cells. Here, we show that O -glycosylation near the furin cleavage site is mediated by members of the GALNT enzyme family, resulting in decreased furin cleavage and decreased syncytia formation. Moreover, we show that O -glycosylation is dependent on the novel proline at position 681 (P681). Mutations of P681 seen in the highly transmissible alpha and delta variants abrogate O -glycosylation, increase furin cleavage, and increase syncytia formation. Finally, we show that GALNT family members capable of glycosylating S are expressed in human respiratory cells that are targets for SARS-CoV-2 infection. Our results suggest that host O -glycosylation may influence viral infectivity/tropism by modulating furin cleavage of S and provide mechanistic insight into the role of the P681 mutations found in the highly transmissible alpha and delta variants.
All Keywords
【저자키워드】 O-, glycosylation, furin, spike, 【초록키워드】 coronavirus, Mutation, glycosylation, furin, SARS-COV-2 infection, SARS-CoV-2 coronavirus, delta variant, syncytia formation, Spike protein, global pandemic, Viral, viral infectivity, cells, furin cleavage site, amino acids, cleavage, Alpha, target, targets, furin cleavage, respiratory, Delta variants, Amino acid, tropism, family members, insertion site, alpha and delta variants, furin cleavage of S, GALNT, glycosylating S, host O -glycosylation, host-mediated O -glycosylation, human respiratory cells, O -glycosylation, P681, P681 mutations, position, proline, pseudoviral infectivity, viral infectivity/tropism, insertion, decrease, highlight, shown, responsible, resulting, increase, unique, the spike protein, expressed, dependent on, abrogate, circumvent, GALNT enzyme, human respiratory cell, modulating, P681 mutation, position 681, Significance, 【제목키워드】 furin, modulated, the SARS-CoV-2,
중요성 전 세계적으로 유행하는 SARS-CoV-2 코로나바이러스에는 스파이크 단백질(S) 내에 4개의 아미노산이 고유하게 삽입되어 있습니다. 이 새로운 삽입 부위에서 푸린 절단은 슈도바이러스 감염성과 합포체 형성을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 여기에서 우리는 특정 GALNT 가족 구성원에 의한 O-글리코실화가 S의 푸린 절단을 감소시키고 융합체 형성을 감소시킨다는 것을 보여줍니다. 더욱이, 우리는 고도로 전달되는 알파 및 델타 변이체에서 발견되는 P681 돌연변이가 푸린 절단 및 합포체 형성을 증가시키는 O-글리코실화를 감소시킨다는 것을 보여줍니다. 우리의 결과는 숙주 매개 O-글리코실화가 바이러스 감염성에 어떻게 영향을 미칠 수 있고 최근 알파 및 델타 변이체의 돌연변이가 이를 우회할 수 있는지 강조합니다. 세계적 대유행의 원인이 되는 SARS-CoV-2 코로나바이러스는 스파이크 단백질(S)에 새로운 푸린 절단 부위를 포함하여 세포에서 바이러스 감염성과 융합체 형성을 증가시킵니다. 여기에서 우리는 푸린 절단 부위 근처의 O-글리코실화가 GALNT 효소 패밀리의 구성원에 의해 매개되어 푸린 절단이 감소하고 합포체 형성이 감소한다는 것을 보여줍니다. 또한, 우리는 O-글리코실화가 위치 681(P681)에서 새로운 프롤린에 의존한다는 것을 보여줍니다. 전염성이 높은 알파 및 델타 변이체에서 볼 수 있는 P681 돌연변이는 O-글리코실화를 폐지하고 푸린 절단을 증가시키며 융합체 형성을 증가시킵니다. 마지막으로, 우리는 S를 글리코실화할 수 있는 GALNT 계열 구성원이 SARS-CoV-2 감염의 표적인 인간 호흡기 세포에서 발현된다는 것을 보여줍니다. 우리의 결과는 숙주 O-글리코실화가 S의 푸린 절단을 조절함으로써 바이러스 감염성/친화성에 영향을 미칠 수 있고 고도로 전달되는 알파 및 델타 변이체에서 발견되는 P681 돌연변이의 역할에 대한 기계적 통찰력을 제공할 수 있음을 시사합니다.