2022-02-04

Science | 冷冻电镜捕获Omicron刺突蛋白结构，揭示快速传播机理

原创 图灵基因 图灵基因 2022-02-04 11:57

收录于话题#前沿分子生物学技术

与人类ACE2复合的Omicron变异刺突蛋白的第一个分子水平结构分析现已可用。利用冷冻电子显微镜进行的近原子分辨率分析可以深入了解这种高度突变的Omicron变体是如何附着并感染人类细胞的。

这项工作发表在《Science》杂志上的一篇题为“SARS-CoV-2 Omicron variant: Antibody evasion and cryo-EM structure of spike protein–ACE2 complex”的论文中。

不列颠哥伦比亚大学生物化学和分子生物学教授Sriram Subramaniam博士说：“了解病毒刺突蛋白的分子结构是很重要的，因为这将使我们能够在未来开发出针对Omicron和相关变体的更有效的治疗方法。通过分析病毒感染人体细胞的机制，我们可以开发出更好的治疗方法来破坏这一过程并中和病毒。”

位于SARS-CoV-2外部的刺突蛋白使其能够进入人体细胞。Omicron变异的刺突蛋白出现了前所未有的37个突变，是之前变异的三到五倍。

结构分析显示，几个突变（R493、S496和R498）在棘突蛋白和人类细胞受体ACE2之间产生了新的盐桥和氢键。研究人员指出，这些相互作用“似乎可以补偿其他Omicron突变，例如已知会降低ACE2结合亲和力的K417N，从而导致Delta和Omicron变体具有相似的生化ACE2结合亲和力。”

“总体而言，研究结果表明，Omicron比原始病毒具有更高的结合亲和力，其水平与我们在Delta变体中看到的水平更具可比性。”Subramaniam说，“值得注意的是，尽管发生了如此广泛的突变，Omicron变体仍能保持与人类细胞结合的能力。”

研究人员进行了中和试验，结果表明，显示Omicron刺突蛋白的假病毒会增加抗体逃避。与之前的变体相比，Omicron在所有六种测试的单克隆抗体中都表现出明显的逃避，其中五种完全逃避。该变体还显示出对从接种疫苗的个体和未接种疫苗的COVID-19患者收集的抗体的逃避增加。

“值得注意的是，与未接种疫苗的患者对自然感染的免疫力相比，Omicron对疫苗产生的免疫力的回避程度更低。这表明接种疫苗仍然是我们最好的防御措施。”Subramaniam说。

作者指出，抗体逃避的增加，“加上ACE2界面上强相互作用的保留，代表了可能有助于Omicron变体快速传播的重要分子特征。”

基于观察到的结合亲和力和抗体逃避的增加，研究人员说，刺突蛋白突变可能是导致Omicron变体传播性增加的因素。