Science advanced | 单分子成像揭示宿主唾液酸对SARS-CoV-2 spike受体结合域的变构刺激

2024年7月17日，马萨诸塞医学院James B. Munro研究团队在《Science advanced》期刊在线发表了题为“Single-molecule imaging reveals allosteric stimulation of SARS-CoV-2 spike receptor binding domain by host sialic acid”的研究论文。该研究通过单分子Förster共振能量转移成像技术，证明了唾液酸（SA）与S蛋白结构域NTD的结合改变了S蛋白的构象平衡，有利于增强ACE2结合位点的暴露。

SARS- CoV- 2的刺突糖蛋白(Sipke Glycoproteins，S蛋白)的在入侵宿主时会改变构象从而介导受体细胞的结合位点血管紧张素转换酶2 (ACE2)的暴露。有研究表明S蛋白的N-末端结构域(NTD)会与细胞表面的末端唾液酸(SA)结合，但这种相互作用在病毒入侵中的作用尚不清楚。

该研究报道了NTD- SA相互作用增强了由S蛋白介导的病毒附着以及与ACE2的结合。通过单分子Förster共振能量转移成像技术，研究人员从单个S蛋白三聚体的角度，证明了SA与NTD的结合改变了S蛋白的构象平衡，有利于增强ACE2结合位点的暴露。

主要研究结果如下：

1、可溶性SA化合物增强S介导的SARS-CoV-2的入侵。

发现用含SA的化合物进行预孵育，在浓度高达150μM时，病毒传染性显著增加。并且将假病毒分别与150μM Neu5Ac、LSTa或LSTc预孵育，进入293T-ACE2的病毒数量分别增加28±4%、22±5%和32±9%。

2、S蛋白通过与SA相互作用介导病毒-细胞附着

在没有ACE2的情况下，SA可以使S介导的病毒附着在细胞表面。此外，LSTa和LSTc的相似结果表明，SA的糖苷连锁不是相互作用的决定因素。含有SA-的化合物可以增强对表达ACE2的细胞的附着。

3、可溶性SA化合物增强S蛋白与shACE2的结合

研究人员通过FCS方法来评估溶液中shACE2与S蛋白三聚体(SΔTM)的结合。shACE2的结合程度随着含SA-聚糖浓度的增加而增加，在最高浓度为300μM时，其结合程度增加了约2倍。

4、S蛋白通过NTD与细胞表面的SA结合

根据之前的报道，提出了这样一种假设：NTD与SA的结合，有利于病毒附着在宿主细胞上。体外验证实验中，研究人员利用Nicoya OpenSPR-XT平台评估了S蛋白的NTD在SA结合中的作用及对应单抗的抑制效果。S蛋白三聚体能够与GSL(α2,6- linked sialoside glysyl- 6′- sialyllactose，简而言之它含有唾液酸SA)结合，KD= 1.36± 0.399 nM。此外，单抗4A8能够有效的阻断这种结合，阻断效果达到68±6%。

本期编辑：可爱晨