在不同类型的 PTMs 中，磷酸化是一个主要的翻译后细胞信号传递机制。通过激酶与磷酸酶严格的共同作用，磷酸化对无数生物学过程的控制起着核心作用。在复杂的真核系统中，蛋白质磷酸化发生于丝氨酸（ Ser ）、苏氨酸（ Thr ）和酪氨酸（ Tyr ）残基上，是最普遍的 PTM 。

磷酸化蛋白的鉴定与蛋白磷酸化动态的了解，包括某个氨基酸残基在响应细胞与环境因 子时发生磷酸化或去磷酸化，均有助于在整体水平上研究生物网络的调控。由此出现的这一系统生物学新领域被称为磷酸化蛋白质学。而对生物系统中全部磷酸化蛋白质的综合分析，包括所有磷酸化蛋白质的鉴定、磷酸化位点的精确定位及差异表达磷酸化蛋白质的定量，被称为磷酸化蛋白质组学。目前，磷酸化蛋白质组学已取得较大进展。

磷酸化蛋白质组学历年发文数量

2019 年冠状病毒 (COVID-19) 流行的病原体SARS-CoV-2 已在全球范围内感染数百万人并导致数十万人死亡，这凸显了开发有效的 SARS-CoV-2 治疗剂，尤其是那些可以在门诊环境中使用的药物，以有效对抗 COVID-19 大流行的迫切需要。 作者 对SARSCoV-2感染的Vero E6细胞进行 了 磷酸化蛋白质组学分析 ， 揭示了被病毒感染劫持的宿主细胞途径，从而确定了靶向失调途径并引发有效抗病毒功效的小分子。通过分析宿主和病毒蛋白上磷酸化的变化，量化SARS-CoV-2感染后VeroE6细胞的生命活动进程，从而揭示了COVID-19的发病机制，并确定了具有SARS-CoV-2治疗潜力的药物。磷酸化蛋白质组学用于SARS-CoV-2感染机制研究，有利于开发有效的治疗剂。

这篇在 Cell 主刊刊登 的 题为“The Global Phosphorylation Landscape of SARS-CoV-2 Infection”的文章是加州大学旧金山分校等多家机构合作的研究成果，系统解析了新冠病毒侵染细胞后导致的系统性磷酸化修饰改变，并发现了新的针对异常磷酸化通路的潜在候选药物。

实验结果

病毒无法自行复制，必须靠宿主来携带、复制并扩散到新的宿主。在这个过程中，病毒需要操纵宿主细胞内的蛋白质机器，来生产新的病毒颗粒。作者为了确定 SARS-CoV-2 是如何劫持宿主蛋白信号传导，在 Vero E6 细胞中进行了磷酸化蛋白质组学实验研究。 选择了侵染的6个时间点，分别是0h、2h、4h、8h、12h和24h，鉴定到4,624个磷酸化修饰位点和3,036个蛋白质。结果显示，相比于蛋白质的丰度，蛋白质的磷酸化修饰水平在不同时间点之间呈现更为显著的改变，这体现了磷酸化修饰在迅速侵染过程中有更为重要的作用。

宿主细胞内的病毒蛋白磷酸化可能在感知和响应细胞状态方面发挥作用。因此进一步测量病毒蛋白的变化。在 SARS-CoV-2 病毒蛋白中检测到 25 个磷酸化位点，在 7 种病毒蛋白中总共检测到 49 个位点。这些位点被映射到五种蛋白质的结构化区域内的位置，包括酪蛋白激酶 II (CK2)、细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 和蛋白激酶 C (PKC)，表明这些激酶有助于调节病毒复制，推测这些激酶可能在病毒侵染中扮演了“帮凶”的角色。

病毒—宿主蛋白质—蛋白质相互作用可以通过影响宿主蛋白质亚细胞定位或通过空间阻断激酶通路来驱动磷酸化的变化。通过对感染期间 SARS-CoV-2 宿主相互作用蛋白的磷酸化研究发现与病毒相互作用的细胞蛋白质中，有12%的蛋白质发生了磷酸化的改变。同时为了研究激酶信号的全局变化及其对宿主蛋白磷酸化的影响，使用数据驱动的聚类方法，根据它们的动态将受调控的磷酸化位点分为五个组。对于每个组的功能和途径进行了富集分析。其中，酪蛋白激酶II（CK2）和p38MAPK信号通路的活化最有可能调节这些修饰过程。SARS-CoV-2的感染促进了酪蛋白激酶II(CK2)和p38MAPK的激活，同时产生多种细胞因子，关闭有丝分裂激酶，导致细胞周期停滞。通过对感染 SARS-CoV-2 的 Caco-2 细胞进行丝状肌动蛋白和 SARS-CoV-2 M 蛋白成像，发现感染也刺激了含有CK2的丝状突起的显著诱导。

这表明新冠病毒不仅影响了细胞分裂，还会让受感染的细胞改变形状，长出了细长、分叉的丝状伪足，它们就像细胞伸出的许多条 “ 手臂 ” ，帮助病毒 “ 够 ” 到邻近的细胞。研究人员猜测， 细胞的结构变化有助于病毒感染更多细胞。最终作者为了确定 SARS-CoV-2 感染的有效疗法，通过将总体磷酸化谱图映射到被 SARS-CoV-2 感染改变的激酶和通路，根据激酶活性的分析结果，研究人员们鉴定出了有抗病毒潜力的 87 种药物和化合物，并最终发现 CK2 、 p38MAPK 、 PIKFYVE 以及 CDKs 家族的抑制剂有强效的抗新冠病毒作用，为未来的治疗提供了新的思路和依据。

总结：

作者通过对 SARS CoV-2 感染的 Vero E6 细胞的磷酸化蛋白质组学进行分析，揭示了被病毒感染的宿主细胞通路，从而识别出引发有效抗病毒功效的小分子，该研究系统解析了新冠病毒侵染细胞后导致的磷酸化修饰改变，并发现了新的针对异常磷酸化通路的潜在候选药物。