Cell：从结构上揭示结合SARS-CoV-2刺突蛋白的人类抗体特征
来源：本站原创 2020-06-25 22:53
2020年6月25日讯/生物谷BIOON/---自2019年12月8日以来，中国湖北省武汉市报告了几例病因不明的肺炎。大多数患者在当地的华南海鲜批发市场工作或附近居住。在这种肺炎的早期阶段，严重的急性呼吸道感染症状出现了，一些患者迅速发展为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）、急性呼吸衰竭和
2020年6月25日讯/生物谷BIOON/---自2019年12月8日以来，中国湖北省武汉市报告了几例病因不明的肺炎。大多数患者在当地的华南海鲜批发市场工作或附近居住。在这种肺炎的早期阶段，严重的急性呼吸道感染症状出现了，一些患者迅速发展为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）、急性呼吸衰竭和其他的严重并发症。2020年1月7日，中国疾病预防控制中心（China CDC）从患者的咽拭子样本中鉴定出一种新型冠状病毒，最初被世界卫生组织（WHO）命名为2019-nCoV。大多数2019-nCoV肺炎患者的症状较轻，预后良好。到目前为止，一些患者已经出现严重的肺炎，肺水肿，ARDS或多器官功能衰竭和死亡。
2020年2月11日，世卫组织将这种疾病病重命名为2019年冠状病毒病（COVID-19）。同一天，负责分类和命名病毒的的国际病毒分类学委员会的冠状病毒研究小组在bioRxiv上发表了一篇文章，指出该研究小组已经决定，新型冠状病毒2019-nCoV是导致2002-2003年爆发严重急性呼吸综合征（SARS）冠状病毒（SARS-CoV）的变种。因此，将这种新病原体重新命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2号（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2），或SARS-CoV-2。
冠状病毒可引起多种动物的多系统感染。在此之前已有6种冠状病毒可以感染人类，它们主要引起人类的呼吸道感染：两种高度致命性的冠状病毒，即严重急性呼吸道综合征（SARS）冠状病毒（SARS-CoV）和中东呼吸综合征（MERS）冠状病毒（MERS-CoV）；4种可导致温和的上呼吸道疾病的冠状病毒，即HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63和HCoV-HKU1。
冠状病毒进入宿主细胞是由病毒刺突蛋白（S蛋白）介导的，它在病毒表面上形成三聚体刺突。三聚体S蛋白组装体中的每个单体都是由S1和S2亚基组成的异源二聚体。S1亚基由4个结构域组成：N端结构域（NTD）、C端结构域（CTD）以及亚结构域I和II。SARS-CoV和SARS-CoV-2的CTD都具有受体结合结构域（RBD）的功能，用于结合相同的进入受体---人血管紧张素转化酶2（hACE2）。S2亚基包含融合肽、七肽重复区1和2以及一个跨膜结构域，它们都是病毒和宿主细胞膜融合所需要的。对冠状病毒的中和抗体反应主要靶向三聚体S蛋白的RBD。
在一项新的研究中，来自美国加州理工学院和洛克菲勒大学的研究人员描述了来自COVID-19康复者血浆的多克隆IgG和它们的Fab片段对冠状病毒S蛋白的识别。他们发现这些血浆IgG可以识别SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV的S蛋白。
相关研究结果于2020年6月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Structures of human antibodies bound to SARS-CoV-2 spike reveal common epitopes and recurrent features of antibodies”。论文通讯作者为洛克菲勒大学的Michel C. Nussenzweig博士和加州理工学院的Pamela J. Bjorkman博士。论文第一作者为加州理工学院的Christopher O. Barnes。
相比于Fab片段，血浆IgG在靶向RBD表位、识别α冠状病毒和β冠状病毒以及亲和力对结合/中和作用增强的贡献方面有所不同。
通过使用电子显微镜，这些研究人员研究了血浆多克隆抗体Fab片段的特异性，揭示了它们识别SARS-CoV-2 S蛋白表面上的S1A和RBD表位。此外，单克隆中和抗体Fab片段-刺突蛋白复合物的分辨率为3.4埃的低温电镜（cryo-EM）结构揭示了一个阻断ACE2受体结合的表位。 基于这些结构的建模表明，IgG在冠状病毒表面上进行S蛋白间交联的潜力不同于Fab片段，而且IgG可能不会受到已识别的SARS-CoV-2 S蛋白突变的影响。
总的来说，这项研究在结构上确定了一个源于VH3-53/VH3-66的反复出现的抗SARS-CoV-2抗体类别，以及它与SARS-CoV VH3-30抗体的相似性，这就为评价疫苗引起的抗体提供了标准。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Christopher O. Barnes et al. Structures of human antibodies bound to SARS-CoV-2 spike reveal common epitopes and recurrent features of antibodies. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.025.
2020年2月11日，世卫组织将这种疾病病重命名为2019年冠状病毒病（COVID-19）。同一天，负责分类和命名病毒的的国际病毒分类学委员会的冠状病毒研究小组在bioRxiv上发表了一篇文章，指出该研究小组已经决定，新型冠状病毒2019-nCoV是导致2002-2003年爆发严重急性呼吸综合征（SARS）冠状病毒（SARS-CoV）的变种。因此，将这种新病原体重新命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2号（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2），或SARS-CoV-2。
图片来源：fr.wikipedia.org。
冠状病毒可引起多种动物的多系统感染。在此之前已有6种冠状病毒可以感染人类，它们主要引起人类的呼吸道感染：两种高度致命性的冠状病毒，即严重急性呼吸道综合征（SARS）冠状病毒（SARS-CoV）和中东呼吸综合征（MERS）冠状病毒（MERS-CoV）；4种可导致温和的上呼吸道疾病的冠状病毒，即HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63和HCoV-HKU1。
冠状病毒进入宿主细胞是由病毒刺突蛋白（S蛋白）介导的，它在病毒表面上形成三聚体刺突。三聚体S蛋白组装体中的每个单体都是由S1和S2亚基组成的异源二聚体。S1亚基由4个结构域组成：N端结构域（NTD）、C端结构域（CTD）以及亚结构域I和II。SARS-CoV和SARS-CoV-2的CTD都具有受体结合结构域（RBD）的功能，用于结合相同的进入受体---人血管紧张素转化酶2（hACE2）。S2亚基包含融合肽、七肽重复区1和2以及一个跨膜结构域，它们都是病毒和宿主细胞膜融合所需要的。对冠状病毒的中和抗体反应主要靶向三聚体S蛋白的RBD。
在一项新的研究中，来自美国加州理工学院和洛克菲勒大学的研究人员描述了来自COVID-19康复者血浆的多克隆IgG和它们的Fab片段对冠状病毒S蛋白的识别。他们发现这些血浆IgG可以识别SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV的S蛋白。
相关研究结果于2020年6月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Structures of human antibodies bound to SARS-CoV-2 spike reveal common epitopes and recurrent features of antibodies”。论文通讯作者为洛克菲勒大学的Michel C. Nussenzweig博士和加州理工学院的Pamela J. Bjorkman博士。论文第一作者为加州理工学院的Christopher O. Barnes。
相比于Fab片段，血浆IgG在靶向RBD表位、识别α冠状病毒和β冠状病毒以及亲和力对结合/中和作用增强的贡献方面有所不同。
通过使用电子显微镜，这些研究人员研究了血浆多克隆抗体Fab片段的特异性，揭示了它们识别SARS-CoV-2 S蛋白表面上的S1A和RBD表位。此外，单克隆中和抗体Fab片段-刺突蛋白复合物的分辨率为3.4埃的低温电镜（cryo-EM）结构揭示了一个阻断ACE2受体结合的表位。 基于这些结构的建模表明，IgG在冠状病毒表面上进行S蛋白间交联的潜力不同于Fab片段，而且IgG可能不会受到已识别的SARS-CoV-2 S蛋白突变的影响。
总的来说，这项研究在结构上确定了一个源于VH3-53/VH3-66的反复出现的抗SARS-CoV-2抗体类别，以及它与SARS-CoV VH3-30抗体的相似性，这就为评价疫苗引起的抗体提供了标准。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Christopher O. Barnes et al. Structures of human antibodies bound to SARS-CoV-2 spike reveal common epitopes and recurrent features of antibodies. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.025.
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