《Molecular & Cellular Proteomics》：Widespread ncaas Imprints in the Serum Proteome of COVID-19 Convalescents Uncovering Immune System Sequelae
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COVID-19后遗症已成为全球健康新挑战，但其分子机制尚不明确。为揭示康复者对后遗症易感性的根源，研究人员采用限制性开放搜索策略，系统分析了412名COVID-19患者及康复者的血清蛋白质组。研究发现，病毒感染在患者血清蛋白上留下了广泛且持久的非编码氨基酸(ncAA)修饰印记，这些修饰主要扰动免疫球蛋白介导的免疫应答、补体激活和凝血调节通路，甚至在康复后12个月依然存在。这为理解COVID-19后遗症病理机制提供了全新的蛋白质结构组学视角，并可能为干预策略提供新靶点。
当一个人从一场严重的病毒感染中康复，比如COVID-19，我们通常会认为警报解除了。然而，越来越多的康复者报告出现了长期、持续的健康问题，从疲劳、脑雾到心血管和呼吸系统症状，这些被称为“长新冠”或COVID-19后遗症。这引发了一个核心科学问题：病毒已经被清除了，但身体的“记忆”里留下了什么，导致这些持续的症状？这种持续易感性的背后，是功能恢复但结构已改，还是一些更深层次的分子“伤疤”？
为了回答这些问题，一项发表在《Molecular》杂志上的研究，将目光投向了血液——这面反映身体状态的镜子。传统的生物标志物研究多关注蛋白质表达量的变化，但研究团队提出了一个更精细的视角：病毒感染是否在蛋白质的“砖块”——氨基酸上留下了不可磨灭的化学修改印记？这些微观的结构改变，是否正是驱动长期生理功能紊乱的“幕后黑手”？
主要技术方法
为了寻找这些分子印记，研究团队设计了一套严谨的研究流程。首先，他们构建了一个包含412份样本的队列，涵盖COVID-19急性期患者、康复1、3、12个月的康复者以及健康对照，所有样本均来自中国河南。研究核心技术是液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析。通过对血清蛋白质进行酶切，并采用一种创新的“限制性开放搜索”策略，他们不预设任何修饰类型，而是大规模搜索肽段实际质量与理论质量之间的差异（称为“质量差”），从而系统性地鉴定出所有可能的氨基酸变异、化学修饰和翻译后修饰，并将其统称为“非编码氨基酸”。随后，他们利用生物信息学方法，对这些海量的修饰数据进行聚类、差异分析、通路富集和机器学习建模，以揭示其生物学意义。
研究结果
Widespread non-coded amino acids identified as molecular imprints in the proteome of COVID-19 convalescent serum. (在COVID-19康复者血清蛋白质组中鉴定出广泛存在的非编码氨基酸作为分子印记)
研究人员在患者血清中惊人地发现了827种不同的ncAA，分布在29,814个蛋白质位点上，构成了一个庞大而复杂的蛋白质结构变异图谱。这些ncAA包括氨基酸置换、已知的翻译后修饰和大量未知的化学衍生物。至关重要的是，许多ncAA在急性感染期被诱导产生，并在康复者中持续存在长达12个月。这些持续存在的、差异修饰的蛋白质主要富集在免疫应答、补体激活和凝血纤溶等通路中，提示这些分子印记与后遗症密切相关。
Widespread ncAAs associated with immune responses in COVID-19 convalescent serum (与COVID-19康复者血清免疫应答相关的广泛ncAA)
研究聚焦于免疫球蛋白(抗体)，发现了超过7000个ncAA修饰位点。在抗体的可变区(负责识别抗原)，修饰热点与互补决定区高度重合，其中超过75%是氨基酸置换，这与抗体基因的体细胞重组机制一致。此外，在框架区也发现了新的修饰热点。在抗体的恒定区(负责效应功能，如激活补体)，修饰热点则集中在与补体成分和Fc受体结合的关键区域，且主要是翻译后修饰和化学衍生物。值得注意的是，许多在急性期诱导产生的ncAA，特别是在恒定区关键功能域的那些，在康复者血清中持续存在，这可能长期影响抗体的效应功能，如补体激活能力。
Widespread ncAAs associated with complement activation and coagulation regulation in COVID-19 convalescent serum (与COVID-19康复者血清补体激活和凝血调节相关的广泛ncAA)
研究进一步发现，补体和凝血系统的蛋白也被广泛修饰。在补体系统中，从经典途径、凝集素途径到替代途径的触发成分、放大级联成分直至膜攻击复合物的组成蛋白上，都发现了COVID-19诱导的ncAA。其中一部分在康复后恢复，但另一部分（如C1QC、CFB等上的修饰）则持续上调。通过偏最小二乘判别分析(PLS-DA)，研究者成功找到了能区分健康人、急性患者和康复者的ncAA特征簇，其中一个特征簇中的补体相关ncAA在康复后仍持续下调。这表明补体系统的功能失调在分子层面被“记忆”了下来。相比之下，凝血通路中的ncAA修饰在康复后大多恢复正常。
COVID-19-associated ncAAs as the potential targets for COVID-19 sequelae (COVID-19相关的ncAA作为后遗症的潜在靶点)
为了评估ncAA作为诊断或预后标志物的潜力，研究人员应用机器学习策略。他们成功筛选出两组分别由3个ncAA组成的特征组合（面板）：一个面板（包含TF@213C_4-ONE、C3@1513C_DiDehydro等）能高效区分完全康复者和仍带有分子印记的康复者；另一个面板（包含IGHG3@216N_Deamidated、CFH@340M_Oxidation等）则能准确区分急性期患者与健康人。这些发现为开发基于蛋白质修饰组学的精准诊断工具提供了可能。
研究结论与重要意义
该研究首次在蛋白质组尺度上系统描绘了SARS-CoV-2感染在人体血清蛋白上留下的深刻而持久的“分子伤疤”——非编码氨基酸修饰图谱。这些广泛的ncAA构成了一个独立于蛋白质表达量变化的结构功能变异层。核心结论是：COVID-19康复者体内存在免疫球蛋白和补体系统关键蛋白的持续性ncAA修饰印记。这些修饰位于抗体抗原结合区、补体结合区等关键功能域，可能导致抗体功能改变、补体系统持续低度激活和免疫调节紊乱，这从分子结构层面为解释“长新冠”的免疫系统后遗症提供了全新机制。
其重要意义在于：第一，提出了从“蛋白质结构修饰组学”这一全新维度理解病毒感染长期影响的研究范式。第二，揭示了COVID-19后遗症并非功能系统的短暂紊乱，而是可能源于蛋白质分子层面的持久性结构改变。第三，鉴定出的特定ncAA组合显示出作为预测康复状态和疾病预后的生物标志物的巨大潜力。第四，这些持续的修饰位点本身可能成为未来干预或治疗后遗症的新药靶点。总之，这项研究如同揭开了COVID-19长期影响的一层微观面纱，将后遗症的探索从宏观症状和表达谱分析，推进到了蛋白质化学修饰的分子考古层面，为理解乃至最终干预病毒感染的长远健康后果开辟了新的道路。
