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《科学》:新冠病毒突变会影响疫苗效果吗?这些是你需要知道的 ...

归去来兮 2021-1-14 93人围观 医学


一种新的冠状病毒变异的出现,重新激起了人们对该病毒中被称为刺突蛋白的部分的兴趣。


与其他密切相关的突变体相比,这种新的突变体对刺突蛋白有几种特殊的变化——这就是为什么它比我们之前观察到的其他无害的病毒变化更令人关注的原因之一。新的突变可能会改变刺突的生物化学,并可能影响病毒的传播能力。


这种刺突蛋白也是当前COVID-19疫苗的基础,这些疫苗试图产生针对它的免疫反应。但刺突蛋白到底是什么?为什么它如此重要?


细胞入侵者

在寄生虫的世界里,许多细菌或真菌病原体可以在没有宿主细胞感染的情况下独立生存。但病毒不能。相反,它们必须进入细胞内部进行复制,利用细胞自身的生化机制制造新的病毒颗粒并传播到其他细胞或个体。

我们的细胞已经进化到可以抵御这种入侵。细胞生命抵御入侵者的主要防御手段之一是外层,它由一层脂蛋白组成,包含构成细胞的所有酶、蛋白质和DNA。

由于脂质的生物化学性质,脂质外表面带有很高的负电荷,因而具有排斥作用。病毒必须通过这个屏障才能进入细胞。

SARS-CoV-2是如何进入细胞并繁殖的。(Pislar et al., PLoS Pathog, 2020, CC BY)

像细胞生命一样,冠状病毒本身也被一层脂类膜包围,这层脂类膜称为包膜。为了进入细胞内部,被包膜病毒利用蛋白质(或糖蛋白,因为它们经常被光滑的糖分子覆盖)将自己的膜融合到细胞的膜上,并接管细胞。

冠状病毒的刺突蛋白就是其中一种病毒糖蛋白。埃博拉病毒有一种,流感病毒有两种,单纯疱疹病毒有五种。

刺突的体系结构

这种刺突蛋白由1273个氨基酸组成的线性链组成,整齐地折叠成一个结构,上面点缀着多达23个糖分子。刺蛋白喜欢粘在一起,三个分开的刺分子相互结合,形成一个功能“三聚体”单元。

这种刺突可以细分为不同的功能单元,称为结构域,这些结构域完成蛋白质的不同生化功能,如与靶细胞结合,与细胞膜融合,并允许刺突停留在病毒包膜上。

SARS-CoV-2的刺突蛋白附着在近似球形的病毒颗粒上,嵌入在包膜内并向外突出,准备粘附在毫无防备的细胞上。估计每个病毒大约有26个刺突三聚体。

刺突蛋白由执行不同功能的不同部分组成。(Rohan Bir Singh, CC BY)

其中一个功能单元与细胞表面名为ACE2的蛋白质结合,触发病毒颗粒的摄取,并最终实现细胞膜融合。刺突还参与了其他过程,如组装,结构稳定性和免疫逃逸。

疫苗vs刺突蛋白

由于刺突蛋白对病毒至关重要,许多抗病毒疫苗或药物都以病毒糖蛋白为靶点。

对于SARS-CoV-2,由辉瑞/BioNTech和Moderna生产的疫苗会指示我们的免疫系统制造我们自己版本的刺突蛋白,这种蛋白在免疫后不久就会发生。随后细胞内刺突的产生开始了保护性抗体和T细胞产生的过程。

SARS-CoV-2的刺突蛋白最令人关注的特征之一是它在病毒进化过程中如何随时间移动或改变。在病毒基因组中编码的蛋白质可以随着病毒的进化发生突变并改变其生化特性。

大多数突变都是无益的,要么阻止刺突蛋白的工作,要么对其功能没有影响。但有些可能会引起变化,使新版本的病毒更具传染性或传染性,从而具有选择性优势。

这可能发生的一种方式是刺突蛋白的一部分发生突变,阻止保护性抗体与之结合。另一种方法是让这些刺对我们的细胞“更有粘性”。

这就是为什么改变刺突功能的新突变特别值得关注——它们可能会影响我们如何控制SARS-CoV-2的传播。在英国和其他地方发现的新变种在刺突和进入细胞的蛋白质部分有突变。

实验必须在实验室中进行,以确定这些突变是否以及如何显著改变峰值,以及我们目前的控制措施是否仍然有效。

Connor Bamford,贝尔法斯特女王大学病毒学研究员。

文章来源于:https://www.sciencealert.com/

来自: 临床实验室
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