科学的第一个Omicron刺突蛋白分子水平分析揭示了增强蛋白的2个主要原因

   2023-05-29 https://www.dalvwang.com/爱发布690
核心提示:现在,科学家们已经进一步揭示了欧米克隆高传染性的内在原因。发表在《科学》杂志上的一篇新论文发表了世界上第一个对Omicron刺

现在,科学家们已经进一步揭示了欧米克隆高传染性的内在原因。发表在《科学》杂志上的一篇新论文发表了世界上第一个对Omicron刺突蛋白的分子水平分析。英属哥伦比亚大学医学院的这项研究指出,Omicron在刺突蛋白中有37个突变,比以前的新冠病毒变体多3-5倍。

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进一步的实验也表明,Omicron刺突蛋白表现出更强的抗体逃逸——对所有6个单克隆抗体测试,其中5个完全被它“回避”了。

通讯作者Sriram Subramaniam说:

了解病毒刺突蛋白的分子结构对于开发更有效的治疗方法至关重要。

值得注意的是,尽管有如此多的突变,欧米克隆已经进化到保留了与人类细胞结合的能力。

更多的研究细节,请参考本文。

最容易变异的变种

在欧米克隆公司被世卫组织命名的第二天,英属哥伦比亚大学的研究人员迅速下载了网上发布的基因组序列集,并将欧米克隆公司的基因样本送到了实验室。

为了弄清楚Omicron的变异是如何附着并感染人类细胞的,研究人员使用低温电子显微镜来检测Omicron与人类受体ace2的结合,在接近原子分辨率的情况下进行了结构分析。


其中,两者之间的“边界”(上图黑盒子)称为“受体结合域”(receptor binding domain,RBD)。

电镜观察结果显示,Omicron是新冠突变最多的突变体,共出现37个刺突蛋白突变,其中15个位于受体结合域。

与最初分离的菌株相比,已知的delta只有7个突变,其中只有2个出现在RBD区域(S蛋白)。

关于刺突蛋白:

1. 这是病毒吸附和感染人类细胞的方式;

2. 刺突蛋白所在的RBD区域也是中和抗体的主要靶点。

Omicron RBD区域的大部分突变是通过高通量分析发现的。减少与人类受体ACE2结合能力的突变。

尽管如此,与Delta相比,Omicron对人类细胞的亲和力并没有下降,而是保持了一个相当的水平。


进展如何?

进一步观察发现,Omicron存在“补偿机制”,另外还有3个突变(R493、S496和R498)在Omicron和ACE2受体之间形成新的盐桥和氢键。

这三个人在各种突变降低了Omicron的亲和程度后“回归游戏”。

研究人员表示,这表明,尽管新型冠状病毒在这一过程中经历了许多突变,但新的Omicron变体保留了与人类受体结合的能力。

接下来,研究人员对Omicron突变对抗体中和的影响进行了进一步的实验。

检测的抗体来源包括:

单克隆抗体

血清取自30名未感染Covid-19的两次注射个体

从68例未接种的Covid-19恢复患者的血清中获得感染了Covid-19变体(如Alpha、Gamma或Delta)的血清

然后使用含有野生型、delta或Omicron S蛋白的假病毒进行中和实验,以比较这些假病毒逃避抗体的能力。

关于Omicron突变对单克隆抗体“逃逸”的影响的实验发现,Omicron完全中和了测试的6种抗体中的5种。


唯一完全中和的S309抗体(黄色),虽然中和能力没有下降,但效果也减弱了。

研究人员解释说,这一结果可能表明,与之前的新的冠状突变相比,Omicron刺突蛋白异常高的突变数量使其更强大的抗体规避。

对于目前的疫苗/免疫效果,研究人员还进行了实验。

结果表明,与野生型相比,恢复期血清对Omicron突变体的中和能力平均降低到1/6.3,而接种后人群的中和能力降低到原人群的1/4.4。

与delta型相比,恢复期患者血清中和能力下降幅度较大(1/8.2),而接种组血清中和能力下降幅度较小(1/3.4)。


尽管显示出更大的抗体逃逸,这样的实验结果表明,该疫苗对Omicron仍然比未接种的新冠患者产生的自然感染免疫更有效。

通讯作者Subramaniam也强调:

这表明疫苗仍然是我们最好的防御手段。

简而言之,在分子水平上,该研究指出了Omicron刺突蛋白表面的许多突变,这些突变被认为可以帮助病毒逃避疫苗接种或先前感染引起的抗体。

而且这种广泛的突变并不影响欧米克隆公司与人类细胞结合的能力。虽然K417N等突变影响了其与ACE2受体的结合效率,但其他新突变相互作用恢复了这种结合能力。

正如这篇论文的作者所说:

从所有这些迹象来看,欧米克隆似乎已经能够选择性地在抗体逃逸能力和人类细胞结合能力之间取得平衡。

本文的研究团队来自英属哥伦比亚大学(UBC)医学院,通讯作者为UBC生物化学与分子生物学系教授Dr. Sriram Subramaniam。

他以其在低温电子显微镜方面的杰出贡献而闻名于世。谷歌Scholar的h指数为66,总被引次数超过15000次。


一件事

此外,权威医学杂志《柳叶刀》最近也发表了一篇评论文章,称随着Omicron的迅速传播,预计今年3月将发生全球新冠疫情。


本文作者是华盛顿大学(University of Washington)健康指标与评估研究所(Institute for Health Metrics and e海西娱乐valuation)所长克里斯托弗·默里(Christopher Murray)。在过去的两天里,他的团队的任务是为白宫模拟冠状病毒爆发。

他在文章中指出,到2022年3月,世界上的很大一部分地区将感染欧米克隆变种病毒。同时,随着疫苗接种率的不断提高,全球免疫水平将达到历史最高水平。在那之后,尽管新的冠状病毒变体仍将出现,但大流行应该得到遏制。

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