Science：揭示SARS-CoV-2奥密克戎突变毒株刺突蛋白发生变化的细节

2022年1月29日 讯 /生物谷BIOON/ --令人关注的SARS-CoV-2奥密克戎突变毒株由于积累了大量的刺突突变，从而就能躲避来自疫苗接种或感染了早期突变体的抗体所介导的免疫力，近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Structural basis of SARS-CoV-2 Omicron immune evasion and receptor engagement”的研究报告中，来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究确定了奥密克戎突变毒株的刺突蛋白上的精确结构改变，研究者的观察结果或能帮助解释病毒如何躲避针对此前突变体的抗体，且能仍然保持高度传染性。

揭示SARS-CoV-2奥密克戎突变毒株刺突蛋白发生变化的细节。

图片来源：David Veesler Lab

研究者David Veesler说道，本文研究发现提供了一张蓝图，或能帮助研究人员设计新的对策（无论是疫苗或是治疗手段）来应对可能出现的奥密克戎和其它冠状病毒突变毒株。奥密克戎突变毒株于2021年11月在南非被首次发现，目前其在全球所导致的感染和传播不断扩展，除了具有高度传染性外，该突变体还能躲避针对早期其它突变株的抗体，这或许就会导致已经接种疫苗或此前被感染的个体发生突破性的感染。

奥密克戎突变毒株的传染性被认为至少部分是由于病毒刺突蛋白上的氨基酸序列发生了大量的突变，其能利用刺突蛋白来锁定并进入其所感染的细胞中，奥密克戎突变毒株的刺突蛋白有37个突变，这使其与2020年第一批SARS-CoV-2分离株或有所不同。此前研究者Veesler及其同事发现，由6种最常用的疫苗所产生的抗体以及目前用于治疗感染的单克隆抗体中除了一种以外的所有抗体都具有降低或废除奥密克戎突变毒株的能力。

但突变毒株中的很多突变都会影响负责吸附并进入宿主细胞的刺突蛋白的区域的结构，这一区域称之为受体结合结构域，很多研究人员预测受体结合结构域结构所发生的改变或许会损伤突变毒株进入到细胞靶点上的能力，这一靶点就是称之为血管紧张素转换酶-2（ACE2）的蛋白质，然而，本文研究中，研究者Veesler及其同事通过研究发现，这种改变实际上会使得受体结合结构域与ACE2结合的能力增加2.4倍。

为了理解奥密克戎突变毒株在保留与宿主受体ACE2有效相互作用时为何会积累如此多的突变，研究人员利用低温电镜和X射线晶体学技术揭开了奥密克戎突变毒株刺突蛋白的3-D组织，这种方法或许就能使其达到大约3埃的分辨率，在这种分辨率下，研究人员就有可能会解析出组成刺突蛋白的单一氨基酸和基本部件的形状，此外，研究人员还揭示了刺突蛋白的结构改变如何影响有效抵御此前毒株的抗体与奥密克戎突变毒株结合的能力。利用这种技术，研究人员揭示了突变如何改变蛋白质与抗体的相互作用方式，从而就会使得针对该突变毒株的几乎所有单克隆抗体的能力降低，同时，刺突受体结合结构域与ACE2结合的能力也会得到增强，最后产生的总体效应就会使得受体结合结构域有可能会躲避靶向作用的抗体，并与ACE2更加紧密地结合。

图片来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn8652

研究者表示，这些病毒具有难以置信的可塑性，其能够改变很多，且仍然会维持其感染和复制所需要的所有功能，而且其几乎能够保证奥密克戎突变毒株并不是科学家们所看到的最后一个突变毒株。未来研究人员旨在研究并识别刺突蛋白上的其它区域，而这些区域或许并不能在不导致蛋白质失去功能的情况下被改变，由于这一重要性，这些区域往往更趋向于保持保守状态，即使蛋白质的其它部分发生了突变。

因此，病毒蛋白质的这种保守区域很有可能在新突变毒株出现的情况下保持不变，这些区域或许会成为新型疫苗和治疗性手段的理想靶点，而这些疫苗或治疗性策略或许不仅能有效抵御新的突变毒株，还能在抵御新的sarbecoviruses上保持有效性。综上，本文研究结果表明，研究人员提供了一张蓝图或能帮助理解其它治疗性单克隆抗体结合水平的显著下降会导致其中和活性的减弱；奥密克戎突变毒株受体结合结构域与人类ACE2之间的相互作用的重塑或许就能帮助解释宿主受体相对于祖先病毒的亲和力增强的结果。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

MATTHEW MCCALLUM,NADINE CZUDNOCHOWSKI,LAURA E. ROSEN,et al. Structural basis of SARS-CoV-2 Omicron immune evasion and receptor engagement, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abn8652