北京百普赛斯生物科技有限公司

https://acrobiosystems.biomart.cn

公众号

扫一扫
进入手机商铺

公众号

微信扫一扫
关注公众号

公司新闻

藏在新冠 (SARS-CoV-2) 突变毒株亲和力升高里的秘密

发布时间:2020-05-12 14:53 |  点击次数:

SARS-CoV-2的棘突蛋白受体结合域(RBD)是病毒嗜性和感染性的关键因素[1,2]。最新研究分析了全球SARS-CoV-2毒株的基因组,发现32种RBD突变毒株。依据RBD突变位点,以上突变毒株可以分为10种突变类型。其中在武汉,深圳,香港和法国流行的三种突变毒株的棘突蛋白受体结合域(RBD)显示出增强的结构稳定性和更高的受体亲和力,表明这些突变病毒可能已增强了对人类的感染力[3]

 

SARS-CoV-2突变毒株分布及RBD突变分型

Fig.1 SARS-CoV-2病毒种类及分布,红色为亲和力增强型毒株;黄色突变毒株亲和力与原型毒株无明显差异

 

由于RBD是结合人ACE2并启动细胞进入的唯一结构域,通常认为RBD应高度保守。但是多态性和差异性分析表明,与S蛋白的其他区域类似,RBD序列也呈现多样性[3]

 

已公布基因组序列的1609个SARS-CoV-2毒株中,经多态性分析发现有32个毒株在RBD中含有氨基酸突变。这些毒株来自多个地区,包括中国,英国,芬兰,法国,比利时,美国和印度。大多数突变体与最先发现的基因组(SARS-CoV-2 WuHan-Hu-1)相比,仅相差一个氨基酸。进一步分析得出32个RBD突变型分为10种类型(Fig. 1)[3]

 

三种RBD突变类型与人ACE2受体结合力提高

利用分子动力学模拟分析比较原型毒株SARS-CoV-2(SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1)RBD蛋白和突变型毒株的RBD蛋白与人ACE2的结合能力。分析结果显示与原型毒株RBD蛋白相比,三个RBD突变蛋白(N354D&D364Y,V367F,W436R)的ΔG均为-200 kJ / mol,比原型毒株低约25%,与人ACE-2的亲和力显著提高[3]


RBD突变的结构解析

RBD与ACE2的结合界面主要是无规卷曲构象,因而缺乏结构上的刚性。通过增加骨架的刚性可以维持相互作用表面的结合构象,从而提高亲和力。以残基510-524为中心的β折叠结构就起到了这种支架的作用,该区域附近的突变体N354D,D364Y,V367F和W436R在结构上增加了刚性作用,同时这些突变位点导致结合位点区域的ΔG总体降低,增加了结构的稳定性,这些因素共同导致了突变体RBD与ACE2亲和力的提高。

 

另外,ACE2表面附近带大量负电荷,而突变体W436R提供了带正电的氨基酸。这种潜在的静电作用力可能有助于亲和力的提高。

Fig. 2 RBD突变体的结构分析及其结合亲和力的影响:突变氨基酸和片段510-524的空间位置

 

针对文章中提到RBD突变体与ACE2蛋白的亲和力增强这一观点,ACROBiosystems用突变型和原型RBD与ACE2的结合活性做了ELISA、SPR、BLI三种技术的验证。

 

 

 

ELISA验证

ACROBiosystems SARS-CoV-2 RBD突变蛋白验证ELISA Binding Assay结果显示,所有RBD突变蛋白与人ACE2受体蛋白结合活性均高于原型毒株RBD蛋白, RBD (V367F) EC50: 0.31nM > RBD (W436R) EC50: 0.89nM > RBD (N354D, D364Y) EC50: 0.97nM > 原型毒株RBD EC50: 1.47nM (Fig. 3)。

Fig. 3 Human ACE2与 SARS-CoV-2 RBD蛋白结合活性ELISA比较

 

BLI验证

BLI验证发现,突变蛋白 RBD(V367F),RBD (W436R)和RBD (N354D, D364Y) 与ACE2的亲和力均达到nM水平, KD值分别为5.5nM, 6.85nM和6.32nM,比原型毒株RBD与ACE2 受体蛋白亲和力(24.4nM)高3倍以上(Fig. 4)。

Fig. 4 BLI技术验证Human ACE2与 SARS-CoV-2 RBD蛋白亲和力

 

Bioactivity- SPR

与BLI检测结果类似,SPR原型毒株RBD与人ACE2受体蛋白亲和力为13.1nM,突变蛋白RBD(V367F),RBD (W436R) 和RBD (N354D, D364Y)的KD值分别为4.33nM、6.96nM和7.57nM(Fig. 5)。

Fig. 5 SPR技术验证Human ACE2与 SARS-CoV-2 RBD蛋白亲和力

 

根据ELISA、SPR、BLI技术的结合活性验证发现,突变型RBD(V367F)、RBD (W436R) 和RBD (N354D, D364Y)与ACE2的亲和力均高于原型毒株,与文章中结构分析结果一致。
 

 

更多新冠病毒蛋白和检测试剂盒信息请点击查看

 

您可通过以下方式联系到ACROBiosystems:

邮件:order.cn@acrobiosystems.com

电话:13521050293