SARS-CoV-2的刺突蛋白被聚糖（深藍色)密集覆蓋 （圖片來源：ACS Cent. Sci.）

在SARS-CoV-2引起的全球COVID-19大流行8個(ge) 多月後，世界各地的研究人員通過使用一種叫做冷凍電子顯微鏡(CryoEM)的技術，生成了刺突蛋白的多序列圖像。 但CryoEM的局限性之一是它不能處理非常靈活的蛋白質片段，例如覆蓋在病毒外表麵的聚糖，包括覆蓋在刺突蛋白表麵的聚糖。 聚糖“就像樹枝上懸掛的小葉子，它們(men) 是蛋白質的殘留物”，Amaro解釋說，利用CryoEM可以看到附著在刺突蛋白上的樹枝的位置，以及大部分的分支，但葉片本身是無法通過CryoEM看見的。

為(wei) 了更好地可視化聚糖，Amaro和她的同事們(men) 使用了一種計算技術，將多個(ge) 現有的CryoEM刺突蛋白模型與(yu) 生化分析結合起來，這些分析表明聚糖存在的類型以及它們(men) 可能存在的蛋白質的位置。從(cong) 所有這些信息，他們(men) 製作了一個(ge) 關(guan) 於(yu) 蛋白質中所有原子“隨時間扭動和擺動”的動畫，她解釋。

他們(men) 觀察到兩(liang) 條關(guan) 於(yu) 聚糖的重要信息：它們(men) 的數量異常多，其中有兩(liang) 個(ge) 特定聚糖的行為(wei) 似乎起著特殊的作用。為(wei) 了感染細胞，刺突蛋白必須首先經曆一係列的構象變化。具體(ti) 來說，它的受體(ti) 結合域——矛狀的區域，靠近刺突的末端——必須將自身抬高到宿主細胞受體(ti) ，以建立聯係。這兩(liang) 個(ge) 聚糖似乎在這個(ge) 結構域下收縮了起來，以幫助刺突蛋白受體(ti) 結合域提升到宿主細胞受體(ti) ，實現感染細胞的目的。

對Sars-CoV-2刺突蛋白的分子模擬揭示了兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵聚糖（深藍色和綠色)如何定向控製自身，以便將刺突蛋白受體(ti) 結合域(綠鬆石）向上推至宿主細胞受體(ti) ，實現感染細胞的目的。 （視頻來源：Lorenzo Casalino, Amaro Lab, UCSD）

為(wei) 了確定聚糖是否確實具有完成這項任務的功能，他們(men) 與(yu) 奧斯汀德克薩斯大學的傑森·麥克·萊倫(lun) 團隊合作進行測試，該團隊是首個(ge) 在2月使用cryoEM確定了SARS-CoV-2刺突蛋白結構的團隊。麥克·萊倫(lun) 和他的同事通過突變附著在刺突蛋白上的氨基酸來刪除這兩(liang) 種聚糖。實驗室測試表明，與(yu) 未突變的刺突蛋白相比，突變蛋白在與(yu) 宿主細胞受體(ti) 相互作用時效率有所降低，大約每刪除一個(ge) 聚糖效率下降一半。

眾(zhong) 所周知，聚糖具有保護或偽(wei) 裝免疫係統中蛋白質，以及幫助蛋白質折疊的作用，Amaro解釋說。但這項研究是首個(ge) 表明聚糖可以直接改變蛋白質的構象動力學的研究。Amaro說，這一發現有可能推動開發針對聚糖作用途徑的治療方法。

圖片來源：Pixabay

紐約大學的化學家和計算科學家Tamar Schlick說，這項工作提供了“一種遊離力、全原子模型構型和分子動力學模擬。”她說，這些數據表明，聚糖在刺突蛋白與(yu) 宿主細胞受體(ti) 的結合中起著至關(guan) 重要的作用。

Amaro和她的同事現在正在使用他們(men) 的技術來更密切地觀察刺突蛋白和宿主受體(ti) 之間的相互作用。她說：“在病毒第一次接觸人類細胞和病毒被細胞吞噬這兩(liang) 個(ge) 過程中，刺突蛋白發生了一係列巨大的構象變化。這些發現也可能為(wei) 治療或疫苗製備工作提供指導方向。

作者：AllaKatsnelson編，C&EN特約。

翻譯：仇豔菲

審校：董子晨曦

引進來源：美國化學學會(hui) （American Chemical Society）

引進鏈接：https://cen.acs.org/biological-chemistry/infectious-disease/Glycans-SARS-CoV-2-help/98/i37


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