刺突蛋白上聚糖或是新冠病毒進入細胞關鍵|國際戰“疫”行動

2021-09-03 01:00:00 來源: 科技日報 作者: 張佳欣


刺突蛋白 圖片來源:國家衛生研究院(NIH)官網

科技日報實習記者 張佳欣

根據近日發表在eLife雜志上的一項研究,科學家們模擬了新冠病毒刺突蛋白從識別到進入宿主細胞的轉變過程,發現刺突蛋白上的聚糖可能是病毒進入細胞的關鍵,破壞這種結構或許是阻止病毒傳播的一種策略。該發現為研究影響新冠病毒的動態因素提供了基礎。

新冠病毒生命周期的一個重要方面是,病毒具有能夠附著在宿主細胞上并轉移其遺傳物質的能力。它通過刺突蛋白實現這一目標,該蛋白由3個獨立部分組成:一個將刺突錨定在病毒上的跨膜束,兩個S亞基(S1和S2)。為了感染人類細胞,S1亞基與人類細胞表面的一種叫做ACE2的分子結合,然后S2亞基分離并融合病毒和人類細胞膜。雖然這個過程是已知的,但它發生的確切順序尚不清楚。了解這些蛋白質結構在微秒級和原子級的運動,就可能找出新冠肺炎治療的潛在靶點。

“目前的大多數治療策略和疫苗都集中在病毒入侵的ACE2識別步驟上,但另一種策略是針對病毒與人類宿主細胞融合的結構變化。”該研究論文合著者、美國萊斯大學物理學教授、理論生物物理中心聯席主任荷西·歐努伊克解釋說。

通過實驗探測這些中間的瞬變結構極其困難,因此本研究使用了一種簡化的計算機模擬,可捕捉S2亞基在融合前和融合后形狀轉換時的動態變化。

研究人員使用一個基于全原子結構的模型進行了數千次模擬。模擬顯示,聚糖形成一個“籠子”,捕獲S2亞基的“頭部”,使S2亞基在從S1亞基分離到融合病毒和細胞膜兩個過程之間時,以中介的形式暫停。當不存在聚糖時,S2亞基這種構象的時間要少得多。

模擬還表明,將S2頭部保持在特定位置有助于S2亞基“招募”人類宿主細胞并與它們的細胞膜融合,這是因為它能允許從病毒中延伸出被稱為融合肽的短蛋白。事實上,S2的糖基化顯著增加了融合肽延伸到宿主細胞膜的可能性,而當缺乏聚糖時,這種情況發生的可能性微乎其微。

總體而言,這項研究表明,刺突蛋白的聚糖可以在刺突蛋白轉變過程中引起暫時停頓。這為融合肽捕獲宿主細胞提供了一個關鍵機會,在沒有聚糖的情況下,病毒顆粒很可能無法進入宿主細胞。

責任編輯: 常麗君
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