解刺突蛋白与糖分子的结合

来源：病毒学界

新冠疫情作为本世纪迄今最严重的疫情，已经在世界各国造成了大量人员的死亡，同时对各国的经济和社会产生了巨大的影响和危害。更为糟糕的是，疫情的长期持续和蔓延在多个国家引发了更为狡猾的新冠病毒变种的出现。最近，随着新冠疫苗的快速推广和使用，全球的疫情在总体上正在向好的方向发展。但是想要彻底地走出新冠疫情的泥潭，还有很多研究需要做。这其中很重要的一个方面就是需要更深入地了解病毒如何选择性的入侵人体细胞。和其它很多病毒一样，冠状病毒入侵的第一步是吸附。在这一步中，冠状病毒主要先是通过其表面的刺突蛋白粘附在人体细胞表面大量存在的分子上。这些分子在很多情况下是糖类分子，如硫酸乙酰肝素等聚糖分子或者是以共价键连接在糖蛋白、糖脂等上面含有唾液酸的寡糖分子。与这些被称为“附着因子”或“辅助受体”的糖类分子的结合，会帮助病毒逐渐在细胞表面形成聚集。这种聚集可以提高病毒与其主要受体发生相互作用的机会，从而触发病毒与细胞的膜融合而感染人体细胞。因此，深入了解病毒的刺突蛋白与这些糖分子的结合，对于深入了解病毒对人体细胞的侵染具有重要意义。

为了深入了解刺突蛋白与糖分子的结合，中国医学科学院药物研究所的谭忠平课题组和病原生物学研究所的崔胜课题组通过合作，利用糖芯片(glycan microarray)、表面等离子共振(SPR)和等温滴定量热(ITC)等技术，系统地研究了新冠病毒，非典病毒和中东呼吸综合征病毒的刺突蛋白（S蛋白）及其亚基和结构域与多种不同聚糖和寡糖分子的结合，并首次揭示了这些结合共有的一些特征。他们发现：这三种重要人类冠状病毒的S蛋白都能够与硫酸乙酰肝素结合；肝素硫酸化程度的差异造成结合强度强弱不同。 反之，三种病毒的S蛋白均不能与含有唾液酸的寡糖分子产生结合。在这一点上，这些重要的人类冠状病毒表现出与能够结合唾液酸的流感病毒截然不同的特异性。更为重要的是，通过进一步的对比研究，他们还发现，一种目前在临床中使用的低分子肝素类药物，磺达肝素，可以与这三种冠状病毒的S蛋白及其亚基和结构域产生很好的结合。

这篇研究论文近期发表在了《Science Bulletin》上。本论文说明，近20年来对人类产生最大危害的三种冠状病毒在侵染细胞的初期，都可能是通过与硫酸化程度较高的硫酸乙酰肝素分子的结合而实现在人体细胞表面聚集的。因此，抑制它们与硫酸乙酰肝素的结合，可能有利于对这三种病毒的控制，而磺达肝素等低分子肝素，或其类似物，则可能是这些冠状病毒结合抑制剂开发的一个很好的起点。

论文标题：Binding of the SARS-CoV-2 Spike Protein to Glycans

英文摘要：

The pandemic of SARS-CoV-2 has caused a high number of deaths in the world. To combat it, it is necessary to develop a better understanding of how the virus infects host cells. Infection normally starts with the attachment of the virus to cell-surface glycans like heparan sulfate (HS) and sialic acid-containing glycolipids/glycoproteins. In this study, we examined and compared the binding of the subunits and spike (S) proteins of SARS-CoV-2 and SARS-CoV, MERS-CoV to these glycans. Our results revealed that the S proteins and subunits can bind to HS in a sulfation-dependent manner and no binding with sialic acid residues was detected. Overall, this work suggests that HS binding may be a general mechanism for the attachment of these coronaviruses to host cells, and supports the potential importance of HS in infection and in the development of antiviral agents against these viruses.