Spike蛋白(S蛋白)在SARS-CoV-2研究關(guān)鍵性靶標(biāo)的應(yīng)用

如果把人類的細(xì)胞比作是一座防御堅(jiān)固的城池，那么Spike蛋白(S蛋白）就是SARS-CoV-2入侵這座城池的“攻城錘”。S蛋白是SARS-CoV-2附著并感染人類細(xì)胞的關(guān)鍵性靶標(biāo),是病毒入侵人類細(xì)胞的特洛伊木馬。

冠狀病毒知多少？

冠狀病毒（Coronaviruses，CoV）屬于尼多病毒目冠狀病毒科，為有包膜的單股、正鏈RNA病毒，分為α，β和γ三個(gè)屬。冠狀病毒粒子呈球形或不規(guī)則形，有囊膜，大小為80-120 nm。其基因組的5’端帶有帽子結(jié)構(gòu)，其后包含6-10個(gè)開(kāi)放閱讀框(Open reading frames，ORFs)。占據(jù)基因組2/3的一個(gè)閱讀框編碼復(fù)制酶，基因組的另1/3主要編碼結(jié)構(gòu)蛋白，一般包括棘突蛋白(spike，S)、小包膜蛋白(envelope，E)、囊膜蛋白(membrance，M)、核蛋白(nucleocapsid，N)。E蛋白和M蛋白主要參與病毒的裝配過(guò)程，N蛋白包裹基因組形成核蛋白復(fù)合體.

SARS-CoV-2解讀
 

SARS-CoV-2是一類呈球形、表面有突起、電鏡下觀察形似皇冠的病毒，病毒基因?yàn)檫B續(xù)線性單鏈RNA，直徑在75-160nm。SARS-CoV-2是目前發(fā)現(xiàn)的可以感染人類的冠狀病毒科中的第七個(gè)成員。其他6個(gè)成員分別為：HCoV 229E、HCoV NL63、HCoV OC43、HCoV HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV。SARS-CoV-2與SARS-CoV和MERS-CoV同屬于β冠狀病毒。

在病毒入侵人體時(shí)，Spike蛋白發(fā)揮的作用
 

棘突糖蛋白（S蛋白）是一類很大的三聚體跨膜糖蛋白，有著大量糖基化的修飾，其在病毒表面形成特殊的花冠結(jié)構(gòu)。它首先結(jié)合細(xì)胞表面的受體，然后發(fā)生“變形”，順勢(shì)將病毒包膜與細(xì)胞膜融為一體，從而將病毒內(nèi)的遺傳物質(zhì)注入細(xì)胞，達(dá)到感染細(xì)胞的目的。
 

Spike 蛋白是冠狀病毒重要的表面膜蛋白，含有兩個(gè)亞基S1和S2。其中S1主要包含有受體結(jié)合區(qū)（RBD），負(fù)責(zé)識(shí)別細(xì)胞的受體。S2含有膜融合過(guò)程所需的基本元件。Spike 蛋白承擔(dān)病毒與宿主細(xì)胞膜受體結(jié)合及膜融合功能，是宿主中和抗體的重要作用位點(diǎn)以及疫苗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
 

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所在國(guó)家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心與社會(huì)廣大科技工作者共享了SARS-CoV-2蛋白（S蛋白）受體結(jié)合區(qū)域（RBD）和人受體ACE2復(fù)合物2.5埃分辨率晶體結(jié)構(gòu),*揭示S蛋白如何與受體ACE2在原子層面相互作用。
 

資料來(lái)源于微生物國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)中心，編號(hào):NMDCS0000001
 

2月19日，德克薩斯大學(xué)*分校和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的研究小組發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究指出，他們創(chuàng)建了SARS-CoV-2附著并感染人類細(xì)胞部分的3D原子尺度結(jié)構(gòu)圖，這是研究疫苗和治療方法的關(guān)鍵一步。
 

SARS-CoV-2關(guān)鍵部位S蛋白3D影像圖

注：圖A為已經(jīng)公開(kāi)的SARS-CoV-2；圖B為不同角度SARS-CoV-2 S蛋白圖像，RBD“向上”原聚體以帶狀顯示，顏色與圖A相對(duì)應(yīng)（綠色）。