S蛋白成新冠病毒入侵“罪魁禍首”,大量候選疫苗或被淘汰

據美國約翰斯·霍普金斯大學實時統計,全球新冠肺炎確診病例累計突破47萬人,累計死亡21276例,治癒114012人。其中意大利累計確診人數達74386人,美國累計確診66132人,西班牙確診49515人。全球進入緊急戒備狀態。

新型冠狀病毒感染被認為是從動物傳播的,到2020年1月,懷疑最初受感染的患者是通過人與人之間的傳播感染了該病毒。自2020年1月以來,該病毒已迅速傳播到中國大部分地區和其他國家。


S蛋白成新冠病毒入侵“罪魁禍首”,大量候選疫苗或被淘汰

冠狀病毒示意圖 圖片來源:Jie Cui et al. 2019


嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒(SARS-CoV)、中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)是曾引起大規模傳染病爆發的冠狀病毒。

SARS冠狀病毒(SARS-CoV)是以血管緊張素轉化酶(ACE2)作為受體,主要感染纖毛支氣管上皮細胞和II型肺細胞。SARS-CoV S蛋白形成了三葉草形的三聚體,具有三個S1頭和一個三聚體S2莖。RBD位於每個S1頭的尖端。RBD綁定到ACE2的外表面,遠離其鋅螯合酶位點。

有研究表明,不同的SARS-CoV毒株對ACE2的親和力不同,感染力和傳播力也不同。有些毒株感染人類,但並不在人類之間傳播,而有些毒株卻對人細胞具有高感染力,形成跨物種傳播。


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SARS- CoV和MERS- CoV的受體識別

圖片來源:Jie Cui et al. 2019


3月25日,中國科學院微生物研究所嚴景華及齊建勳共同通訊在Cell在線發表的論文“Structural and functional basis of SARS-CoV-2 entry by using human ACE2”,利用免疫染色和流式細胞儀檢測,確定S1 CTD(SARS-CoV-2-CTD)是SARS-CoV-2中與hACE2受體相互作用的關鍵區域。但到現在為止,SARS-CoV-2 S蛋白中負責hACE2相互作用的區域仍然未知。


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隨後解決了與hACE2結合的SARS-CoV-2-CTD的2.5Å晶體結構,該結構揭示了總體上與SARS-CoV RBD(SARS-RBD)相似的受體結合模式。與SARS-RBD相比,SARS-CoV-2-CTD與hACE2形成更多的原子相互作用,其親和力高於SARS-RBD 4倍。


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SARS-CoV-2-CTD/hACE2和SARS-RBD/hACE2結合位點

的比較 圖片來源:Structural and functional basis of SARS-CoV-2 entry by using human ACE2


值得注意的是,一組單克隆抗體(mAbs)以及針對SARS-S1 / RBD的鼠多克隆抗血清無法與SARS-CoV-2 S蛋白結合,表明SARS-CoV和SARS-CoV-2之間的抗原性存在顯著差異,表明先前開發的基於SARS-RBD的候選疫苗不太可能對SARS-CoV-2預防有任何臨床益處。


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參考文獻

1. Structural and functional basis of SARS-CoV-2 entry by using human ACE2


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