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严重急性呼吸综合征冠状病毒2的Spike蛋白点突变后与受体蛋白质及潜在抗病毒药物结合能力的同源建模分析

2021-02-04王乐童刘振明

北京大学学报(医学版) 2021年1期
关键词:分析能力

曹 泽,王乐童,刘振明

(北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京 100191)

严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染对全球公共卫生构成了巨大威胁,预测病毒的进化方向对相关疾病的防控具有重大意义。SARS-CoV-2属于冠状病毒科β-冠状病毒属,其基因组为全长32 kb的正链RNA,复制酶转录酶复合物(nsp14)具有3′→5′核酸外切酶活性,该病毒的突变率高于双链DNA病毒,预示强大的进化潜能[1-2]。此外,SARS-CoV-2存在大量同工翻译产物,提示其变异较快并有较强的宿主适应性[3]。

基于冠状病毒的系统进化树,SARS-CoV-2与Bat-SL-CoV ZC45序列同源性达87.99%,与SARS-CoV和中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus,MERS-CoV)的同源关系较远,序列相似性分别为79%和50%[4]。刺突蛋白(Spike protein,S蛋白)是病毒感染宿主细胞的主要分子[5-6],包含负责结合细胞表面受体的S1亚基和介导膜融合的S2亚基两部分[7]。SARS-CoV-2的S蛋白与Bat-SL-CoV的S蛋白具有80%的氨基酸序列相似性,与SARS-CoV的S蛋白具有76%的相似性,且都以人血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)为主要结合位点[8]。在SARS-CoV的S蛋白中,有5个氨基酸残基位于表面(442、472、479、487、491位),是其跨物种传播和人传人的关键位点,而这5个位点在SARS-CoV-2中仅有1个氨基酸残基位点(491位)是保守的[5]。因此,若S蛋白持续发生突变,可能导致与宿主受体的结合能力、对人的感染性和传播性发生改变。已有研究表明,病毒进入细胞时,除主要受体外,细胞表面的多种受体可能会发挥辅助作用[9-11],如C型凝集素CD209L和DC-SIGN都能够与SARS-CoV的S蛋白结合并辅助其感染细胞[12]。因此除ACE2外,SARS-CoV-2也有可能结合细胞表面的其他受体,这些位点可能成为突变累积后新的主要结合位点。……

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