新冠病毒S蛋白在“他”手里变稳定了

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）属于β冠状病毒家族，与其他冠状病毒相似，SARS-CoV-2表面刺突糖蛋白（S）与宿主受体ACE2结合，介导病毒与靶细胞融合。S蛋白为三聚体，具有融合前和融合后两个不同的结构状态。免疫系统识别病毒融合前状态对建立有效的免疫反应至关重要。

由于大多数病毒表面抗原蛋白具有不稳定性，所以很难开发有效的疫苗。冠状病毒的S蛋白是免疫系统的主要靶标，是疫苗和抗体药物研发的关键靶点。低温冷冻电子显微镜（cryo-EM）研究已表明，SARS-CoV-1和中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）的S蛋白RBD和N末端域（NTD）都具有一定的灵活性，二者构象介于封闭和开放形式之间。在闭合构象中，RBD反式结合到由相邻单体的NTD和RBD形成的“口袋”（pocket）中，其受体结合位点被呈封闭状态。在开放构象中，RBD指向上方，受体结合位点呈开放状态。SARS-CoV-2 S蛋白具有多种构象，其受体结合域（RBD）也保持闭合和开放两种状态，具有与上述冠状病毒类似的构象动力学。有人提出，这种构象动力学与受体结合以及随后的融合活性有关。受体或抗体与RBD开放构象的结合似乎刺激了S蛋白向融合后状态的转化。此外，RBD构像动力学通过蛋白酶消化来调节，其中S蛋白被切割成S1和S2亚基。这似乎也刺激了S蛋白向融合后状态的转变。

基于对S蛋白融合机制的这种理解，英国剑桥医学研究理事会分子生物学实验室结构研究部的熊晓犁等研究人员开发出了具有热稳定性的刺突蛋白三聚体。研究人员试图通过二硫键以封闭形式捕获S蛋白，从而将S蛋白稳定在预融合状态。研究人员设计了两对能够使S蛋白的RBD与S2亚基发生交联的二硫键。其中，一对二硫键可以使S蛋白的RBD与S2亚基完全交联。冷冻电镜数据分析显示，发生交联的S蛋白颗粒呈现闭合和锁定两种形式。锁定构象结构为S蛋白融合肽附近由833～855氨基酸残基形成的一种特殊折叠构型，位于RBD的下方。研究人员推测，锁定构象结构可能是SARS-CoV-2 S蛋白的一个中间状态。在热稳定性实验中，研究人员进一步发现通过二硫键交联后得到的闭合型S蛋白可在4℃长期保存，在60℃加热条件下，S蛋白依然维持其原有结构与抗原性。总之，该研究中获得的具有热稳定性的S蛋白可作为目前稳定性较高的三聚体抗原，为建立稳定的免疫应答反应提供了重要的前期基础。

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