更紧密的核心可稳定新出现的变体中的SARS-CoV-2刺突蛋白

正如紧缩的核心是人类良好身体健康的组成部分，有助于稳定我们的身体一样，在新变体中收紧SARS-CoV-2刺突蛋白核心的突变可能增加了病毒的适应性。

由宾夕法尼亚州立大学领导的新研究表明，随着时间的推移，刺突蛋白的茎区域变得越来越紧，研究小组认为这可能提高了病毒通过鼻滴传播并感染宿主细胞的能力。研究小组表示，在最近的 omicron 变体中出现的蛋白质的茎区域尽可能严格，这可能意味着较新的疫苗可能比针对原始变体的疫苗有效时间更长。

“我们想看看刺突蛋白在结构上是如何演变的，因为它从病毒的原始野生型菌株进化到α，delta和最近的omicron变体，”宾夕法尼亚州立大学化学和生物化学与分子生物学副教授Ganesh Anand说。

“我们发现刺突蛋白最初在茎区域更灵活，这是刺突蛋白捆绑在一起的地方，但随着时间的推移，突变导致蛋白质变得越来越紧，越来越硬，我们认为它现在尽可能刚性。这很重要，因为这意味着针对具有这些刚性刺突蛋白的当前变体而开发的疫苗可能比以前的疫苗对更灵活的野生型菌株有效更长。

为了研究刺突蛋白如何随着每个新变体而变化，研究小组使用一种称为酰胺氢/氘交换质谱的技术在体外(在试管中)研究了病毒。

阿南德解释说，SARS-CoV-2刺突蛋白由三个称为单体的链分子组成，它们结合在一起形成三聚体。刺突蛋白由两个亚基组成，一个是S1亚基，一个是S2亚基。S1亚基包含一个受体结合结构域，而S2亚基包含负责捆绑三聚体的茎区域。

“它类似于一棵树，茎形成树干，受体结合域形成树枝，”阿南德说。

该团队发表在《eLife》杂志上的研究结果显示，刺突蛋白茎首先随着D614G突变而变得更加僵硬，这是所有SARS-CoV-2变体所共有的。随着后续变体中新突变的出现，茎变得越来越扭曲，并且omicron BA.1变体相对于先前变体的稳定性增加幅度最大。

为什么病毒会受益于更紧密的核心?

“我们没有在患者中研究病毒，因此我们无法确定我们在刺突蛋白中观察到的变化是否直接影响了较新的变体，例如 omicron 更容易传播的能力;但是，我们可以说这些变化可能使病毒更合适，这可能转化为更好的传播，“阿南德说。

“更紧密的核心可能会使病毒在鼻滴中更稳定，并且更快地结合和进入宿主细胞。因此，例如，最初需要大约11天才能在暴露后发生感染，现在只需要大约四天。

阿南德指出，疫苗无法完全中和病毒的原因之一是因为它们是针对原始野生型变体的刺突蛋白产生的。

“最新的二价助推器 - 针对较新的变种 - 有所帮助，但从未得到这种助推器的人没有得到这种更有针对性的保护，”他说。“未来专门针对奥密克戎的疫苗可能会有效更长时间。”

最后，阿南德说，刺突蛋白现在已经变得如此紧密扭曲，以至于不太可能在茎区域发生进一步的结构变化。

“它可以收紧多少是有限的，”他说。“我认为我们可以有一些谨慎的乐观情绪，因为我们不会不断出现变种，至少紧缩不会成为一种机制。

该论文的其他宾夕法尼亚州立大学作者包括化学研究生Sean Braet，Theresa Buckley和Varun Venkatakrishnan。博士后研究员Kim-Marie Dam和加州理工学院生物学和生物工程助理教授Pamela Bjorkman也是作者。

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