Jerry 的免疫學(1) -新冠病毒的結構

一場全球大流行的新冠疫情,將人們的視野從紛繁多彩的生活又拉回到關注生命健康安全上面。人們無時無刻不關注這場病毒的傳播與流行趨勢,以及各種治療手段和措施的研發過程。這場大流行目前造成了330多萬的感染,有23萬人因為感染新冠肺炎而失去了寶貴的生命。造成的經濟損失目前還無法估量,但可以看到對各國國家都有十分顯著的影響,數以千萬計的人事業,對各個行業的打擊都有不同程度的打擊。目前的疫情在全球範圍內還在持續流行,但除了根據病症採取的對症治療措施外,還沒有非常好的藥物可以用於病毒感染的治療,這無疑對更多人的生命健康安全的極大威脅。人們康復大多建立在自身免疫系統發揮功效,對抗病毒的入侵。例如產生抗體,釋放干擾素等。根據現有的數據,病毒所吞噬的生命大多是年紀較大,身體較為虛弱的年長之人,對於較為年輕的生命個體,由於自身免疫力較強,免疫系統能夠在很大程度上緩解和治癒病毒的侵染。

令人感慨的是,在如此渺小的生命體——病毒(有觀點甚至認為病毒不算典型意義上的生命體)的攻擊下,人類這個作為自然界的最高端生命體,也顯得如此不堪一擊。這個人類的殺手的主要結構竟然如此簡單:構成了外殼和突簇的蛋白質和感染宿主後不斷複製的核酸。

Jerry 的免疫學(1) -新冠病毒的結構

Covid-19 病毒結構

從上面的圖中可以看到,冠狀病毒的結構由外到內主要包括了突簇糖蛋白(Spike Glycoprotein,S-蛋白),外殼蛋白(Envelope Protein)和附著在上面的血球凝集素酯化酶(Hemagglutinin-esterase),以及包含了病毒遺傳信息的核酸部分(RNA)和核衣殼蛋白(Nucleocapsid Protein, N-蛋白)。

雖然病毒的整體結構相對簡單,但各組成部分在感染宿主時各自扮演著十分重要的角色:

突簇蛋白的示意圖結構如下,主要包括了前端的信號肽,用於蛋白的定位;受體結合結構域,是結合宿主ACE2受體的區域,通過該區域,病毒被錨定在宿主細胞上,為侵染過程提供了先決條件。

Jerry 的免疫學(1) -新冠病毒的結構

RBD:受體結合結構域; SP信號肽; TM 跨膜結構域

突簇蛋白是病毒攻擊宿主的重要分子,通過結合宿主細胞表面特定受體,使病毒能夠附著在宿主細胞上,對進入宿主細胞提供了前提條件。突簇蛋白也是抗體的重要靶標,免疫系統在受到外源病毒侵入後,誘導由B淋巴細胞分泌抗體,結合病毒,進而激活消滅病毒的通路。

外殼蛋白主要是起到保護整個病毒分子的作用,具有一定的機械強度,對免疫系統有一定的對抗作用,降低病毒在侵染過程中被消滅的幾率,提高病毒的存活率。

血球凝集素酯化酶是普遍存在於諸如流感病毒,冠狀病毒等病毒上面的具有多種作用的酶,在感染宿主過程中,對宿主細胞受體具有結合、消化分解等作用,進而使得病毒更容易進入細胞。

核衣殼結構包括了病毒的核酸以及與之結合的蛋白部分,是病毒的核心區域,含有病毒的遺傳信息,可以利用宿主DNA編碼各種病毒必須的蛋白質,如各種酶。一旦病毒感染細胞,它就開始利用感染的宿主細胞的資源進行自我複製。在這一進程中,新的衣殼蛋白亞基根據病毒的基因組信息並利用宿主細胞的蛋白質生物合成系統而被合成出來。

Jerry 的免疫學(1) -新冠病毒的結構

RBD :RNA結合結構域; IDR內部不規則區域; ; NLS核定位信號

核衣殼結構因為具有核定位信號,可以促使病毒RNA進入宿主細胞核,利用宿主細胞核中的DNA合成酶,從而產生病毒各個組分的分子。同時它也是抗體的重要靶標。

本篇主要介紹了新冠病毒的主體結構,以及各組分的功能。在接下來的文章中,將繼續介紹Covid-19的重要特性和侵染宿主的途徑及機制。



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