冠状病毒如何进入宿主细胞? 需融合肽与钙离子之间的协助

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新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的基因体少于 30000 个碱基。科学家已经鉴定出多达 29 种蛋白质的基因,这些基因的作用范围很广,从复制病毒到抑制人体的免疫反应。其中,棘状蛋白(spike protein)为 SARS-CoV-2 表面的结构蛋白,能与人类细胞受体 ACE2 结合,帮助其复制时的组装及释放。

近日,美国康乃尔大学的科学家发现 SARS-CoV 和 MERS-CoV 的棘状蛋白上的融合肽(fusion peptide)能与宿主细胞膜以及细胞外环境中的钙离子交互作用,并促进膜融合以形成融合孔或开口,病毒接着通过该孔将其基因体转移到宿主细胞中。再来,他们比较 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 融合肽的基因体序列,发现二种病毒的相似率为 93%。因此,他们也将进一步研究 SARS-CoV-2 的融合肽和融合机制,期望能开发出抗 SARS-CoV-2 标靶药物。相关研究结果刊登于《Antiviral Research》。

因为冠状病毒融合肽与宿主细胞膜之间的融合过程是动态且灵活的,并且在这过程中棘状蛋白的形状是急剧变化的,所以二者之间的交互作用很难透过传统方法解析。因此,该研究团队分别使用电子自旋共振(electron spin resonance, ESR)和核磁共振(nuclear magnetic resonance imaging, MRI),以更仔细地分析融合肽的结构和功能。

然后他们发现,钙离子与融合肽交互作用可以改变肽的结构,以及它如何以促进 SARS-CoV 和 MERS-CoV感染的方式与膜之间的交互作用。因为融合肽在这三个冠状病毒家族中都非常保守。他们也将进一步研究 SARS-CoV-2 的融合作用。

该研究负责人 Susan Daniel 副教授提到:“我们认为,将融合机制作为药物开发的标靶是明智的选择。本研究结果使我们思考“开发能标靶融合肽的抗病毒药物或重新利用已经核准上市的钙离子阻断药物”的可能性。”

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参考资料:
1. Tiffany T, et al. Antiviral Research, 2020; 104792 DOI: 10.1016/j.antiviral.2020.104792
2. https://www.nytimes.com/interactive/2020/04/03/science/coronavirus-genome-bad-news-wrapped-in-protein.html
3. https://news.cornell.edu/stories/2020/04/researchers-seek-universal-treatments-impede-coronavirus

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