Spike蛋白 (S蛋白) — 新型冠状病毒COVID-19研究关键性靶标

如果把人类的细胞比作是一座防御坚固的城池，那么Spike蛋白(S蛋白）就是新型冠状病毒(COVID-19)入侵这座城池的“攻城锤”。S蛋白是新冠病毒SARS-CoV-2附着并感染人类细胞的关键性靶标,是病毒入侵人类细胞的特洛伊木马。

冠状病毒知多少？

冠状病毒（Coronaviruses，CoV）属于尼多病毒目冠状病毒科，为有包膜的单股、正链RNA病毒，分为α，β和γ三个属。冠状病毒粒子呈球形或不规则形，有囊膜，大小为80-120 nm。其基因组的5’端带有帽子结构，其后包含6-10个开放阅读框(Open reading frames，ORFs)。占据基因组2/3的第一个阅读框编码复制酶，基因组的另1/3主要编码结构蛋白，一般包括棘突蛋白(spike，S)、小包膜蛋白(envelope，E)、囊膜蛋白(membrance，M)、核蛋白(nucleocapsid，N)。E蛋白和M蛋白主要参与病毒的装配过程，N蛋白包裹基因组形成核蛋白复合体.

2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）解读

2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是一类呈球形、表面有突起、电镜下观察形似皇冠的病毒，病毒基因为连续线性单链RNA，直径在75-160nm。SARS-CoV-2是目前发现的可以感染人类的冠状病毒科中的第七个成员。其他6个成员分别为：HCoV 229E、HCoV NL63、HCoV OC43、HCoV HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV。SARS-CoV-2与SARS-CoV和MERS-CoV同属于β冠状病毒。

中国疾病预防控制中心公布的SARS-CoV-2病毒的电镜照片

中国疾病预防控制中心公布的SARS-CoV-2病毒的电镜照片

在病毒入侵人体时，Spike蛋白发挥的作用

棘突糖蛋白（S蛋白）是一类很大的三聚体跨膜糖蛋白，有着大量糖基化的修饰，其在病毒表面形成特殊的花冠结构。它首先结合细胞表面的受体，然后发生“变形”，顺势将病毒包膜与细胞膜融为一体，从而将病毒内的遗传物质注入细胞，达到感染细胞的目的。

Spike 蛋白是冠状病毒最重要的表面膜蛋白，含有两个亚基S1和S2。其中S1主要包含有受体结合区（RBD），负责识别细胞的受体。S2含有膜融合过程所需的基本元件。Spike 蛋白承担病毒与宿主细胞膜受体结合及膜融合功能，是宿主中和抗体的重要作用位点以及疫苗设计的关键靶点。

中国科学院微生物研究所在国家微生物科学数据中心与社会广大科技工作者共享了2019新型冠状病毒蛋白（S蛋白）受体结合区域（RBD）和人受体ACE2复合物2.5埃分辨率晶体结构,首次揭示S蛋白如何与受体ACE2在原子层面相互作用。

资料来源于微生物国家科学数据中心，编号:NMDCS0000001

2月19日，德克萨斯大学奥斯汀分校和美国国立卫生研究院的研究小组发表在《科学》杂志上的一项新研究指出，他们创建了新冠病毒附着并感染人类细胞部分的3D原子尺度结构图，这是研究疫苗和治疗方法的关键一步。

SARS-CoV-2关键部位S蛋白3D影像图

注：图A为已经公开的新冠病毒序列；图B为不同角度新冠病毒S蛋白图像，RBD“向上”原聚体以带状显示，颜色与图A相对应（绿色）。

2019新型冠状病毒就是表面S蛋白通过识别人类宿主的ACE2蛋白从而进入细胞，S蛋白结构域的细胞受体结合区（Receptor binding domain，RBD）直接参与了宿主受体的识别，该区域的氨基酸变异会导致病毒的种属嗜性和感染特性的变化。2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）S蛋白决定了病毒的传播能力、传播范围，是抗病毒药物、疫苗设计、治疗性抗体、诊断方法开发的关键靶标，发挥着无可替代的作用。

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西宝生物密切关注着疫情的发展态势，不断整合优化着病毒蛋白类产品、相关抗体及检测试剂原料产品线，以助力抗新冠病毒治疗性药物、检测试剂盒、疫苗的开发。

参考资料

[1] Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation
[2] 今日《科学》：科学家揭示新冠病毒S蛋白高清结构，有望助力疫苗和诊疗技术开发
[3] Science发布冠状病毒研究突破性成果：解析关键蛋白，有望支持疫苗设计

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