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影响SARS-CoV-2 S蛋白与ACE2和中和行抗体结合的关键氨基酸相关研究: IPBCS 2020-6-23 21:14; 影响SARS-CoV-2 S蛋白与ACE2和中和行抗体结合的关键氨基酸相关研究本文为读后感，原文见文后，读后感作者侯鹏姣目前，由新型人类冠状病毒SARS-CoV-2引起的2019年冠状病毒疾病（COVID-19）是全球公共卫生的主要威胁。通过对该病毒的基因测序表明SARS-CoV-2与SARS-CoV相似性很高。因此，前期关于SARS-CoV的大量研究提供的有用信息，可直接用于对抗SARS-CoV-2。但是新型冠状病毒在某些方面（如抗原表位）也具有不同的特征，需要进一步深入研究。该博文介绍的主要内容是近期发表在“ Cellular Molecular Immunology” 的一篇研究论文，该文章揭示了SARS-CoV和SARS-CoV-2之间存在不同的关键抗原表位，这为疫苗和抗体的研发提供了更全面的信息。前期研究表明，SARS-CoV-2使用与SARS-CoV相同的病毒入侵机制，即通过其表面的S蛋白中的RBD结合人类功能受体ACE2（hACE2）从而完成病毒的入侵，这是病毒进入靶胞的关键步骤。通过对两种病毒的序列比对发现，RBD的同源性只有73.5%，而 RBD 的功能基序（RBM）的同源性仅47.8%。尽管两种病毒RBM序列差异显著，但仍可以引起抗体交叉反应，因此其中的机制有待阐明。作者主要通过以下几个方面进行验证。 1. SARS-CoV 和SARS-CoV-2 RBD均通过与hACE2结合以感染细胞研究者分别构建可表达S蛋白的 SARS-CoV 与SARS-CoV-2的假病毒进行细胞感染实验，实验结果显示，相对于对照组，表达ACE2的HEK293T细胞对SARS或SARS-CoV-2病毒更易感。为了进一步探究S蛋白在SARS-CoV与SARS-CoV-2感染入侵种的重要性，作者又设计了合胞体实验进行验证。利用HEK293T细胞分别表达ACE2蛋白与SARS-CoV与SARS-CoV-2的S蛋白，发现两种细胞可融合形成合胞体。除此之外，作者还通过BLI和ELISA实验定量的分析ACE2与S蛋白之间的亲和力，BLI结果表明， SARS-CoV-2-RBD 与hACE2结合的解离常数为5.09nM，而对于SARS -CoV-RBD 为1.46nM。 2. SARS-CoV RBD 和SARS-CoV-2 RBD的独特免疫原性基于两种病毒RBD序列之间的保守性（76%）,作者进一步确定两种病毒的RBD是否引起交叉反应免疫反应，以提供对两种病毒的保护。研究者首先设计体内免疫实验，分别用重组表达的SARS-CoVS和SARS-CoV-2 S蛋白注射到小鼠体内，引起小鼠的体内免疫反应。将小鼠免疫血清分别与两种病毒的RBD进行ELISA实验，结果表明小鼠的免疫血清对同种病毒的RBD具有强的结合能力，但是对另一种病毒RBD的结合能力较低；研究者进一步利用小鼠产生的免疫血清，阻断ACE2和RBD之间的结合，证实了免疫血清对相同病毒具有显著抑制作用，但对另一种病毒交叉保护效率很低。同时，作者结合加病毒中和实验，研究两种病毒之间的交叉免疫保护反应，结果显示，两种病毒之间交叉保护效率很低，表明两种病毒具有不同的免疫原性。 3. 确定影响SARS-CoV和SARS-CoV-2中影响RBD受体结合水平的关键氨基酸高分辨率的晶体结构显示，RBM形成了S蛋白和ACE2相互作用的表面，结合结构生物学信息，作者设计了一系列突变以确定核心氨基酸。其中，9个氨基酸的突变（ SARS-CoV-2 to SARS-CoV ）可以使得SARS-CoV-2 RBD与ACE2之间的亲和力完全丧失；而6种突变可以增强它们之间的亲和力。作者进一步将 SARS-CoV 中的6个氨基酸替换为SARS-CoV-2中的相应氨基酸，亲和力显著降低。作者还进一步分析并确定了SARS-CoV和SARS-CoV-2中 RBD-ACE2 的关键识别位点是不同的,这也解释了为什么两种病毒无法引起交叉免疫保护。 4. 突变实验确定影响病毒中和实验和单克隆抗体结合的核心氨基酸作者分别选取了6种中和性单克隆抗体：5种针对 SARS-CoV （80R, S230, m396, CR3022 和 N-176-15）；1种针对 SARS-CoV-2 （HA001）。利用中和抗体鉴定两种病毒的免疫原性，发现除 CR3022外，其他抗体只能结合一种病毒，假病毒试验也说明两种抗体均无法中和另一种病毒。在此基础上，作者通过对 SARS-CoV-2 和SARS-CoV 设计出一系列突变实验，对影响RBD与中和抗体结合的核心氨基酸进行鉴定。总体而言，以上研究表明SARS-CoV和SARSCoV-2之间存在不同的抗原表位，并对这些关键核心位点进行了确认。这表明有必要开发新的预防性疫苗和抗体药物来特异性控制COVID-19大流行。原文链接： https://www.nature.com/articles/s41423-020-0458-z; 个人分类: 读后感|5059 次阅读|0 个评论

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