综述:重写病毒脚本:翻译后修饰调控SARS-CoV-2发病机制和免疫逃逸

【字体: 时间:2026年02月11日 来源:Frontiers in Microbiology 4.5

编辑推荐:

  这篇前沿综述系统梳理了SARS-CoV-2如何精巧“劫持”宿主细胞的多种翻译后修饰(PTM)系统(如磷酸化、泛素化、SUMO化、糖基化、乙酰化等)来调控自身蛋白功能、重塑宿主信号网络并逃逸免疫应答。文章详细解析了各类PTM在病毒复制、免疫逃避及组织嗜性中的机制作用,揭示了PTM间的高阶调控环路与交叉对话,并指出靶向PTM相关酶学节点(如激酶、E3连接酶、糖基转移酶等)是开发宿主导向抗病毒策略的新途径,为应对SARS-CoV-2及未来新发病毒威胁提供了新颖的治疗干预思路。

  

1 引言

COVID-19大流行凸显了SARS-CoV-2以惊人精确度劫持宿主细胞机制的能力。除了其基因组可塑性外,该病毒还采用多种策略操纵宿主环境并逃避免疫检测。其中,翻译后修饰(PTM)已被证明是重编程宿主信号通路、调控病毒蛋白功能和重置免疫应答的关键分子开关。
诸如磷酸化、泛素化、SUMO化、糖基化和乙酰化等PTM,动态地重组了病毒和宿主蛋白的结构与功能拓扑。除了调控蛋白定位、稳定性和相互作用亲和力外,这些PTM也是抗病毒免疫中快速反应的机制。PTM调控SARS-CoV-2病毒生命周期中的关键事件:它们调节刺突糖蛋白的构象动力学和受体结合,调控核衣壳相分离和RNA结合,并劫持宿主激酶和泛素连接酶信号以抑制干扰素信号和自噬。此外,新出现的证据表明PTM之间存在功能性交叉对话,从而协同或拮抗地调控宿主防御,并常表现出变异株特异性效应。

2.1 磷酸化:病毒蛋白功能的动态调节器

2.1.1 核衣壳磷酸化的功能意义

SARS-CoV-2核衣壳(N)蛋白的磷酸化不仅仅是一种翻译后修饰,更是一种动态的分子密码,协调着结构构象、RNA亲和力及冷凝物行为,最终决定了病毒在转录活跃状态和包装成熟状态之间的切换。这些磷酸化事件在感染过程中跨蛋白结构域和时间点相互作用,形成功能各异的状态。在结构域水平,N末端RNA结合域S51的磷酸化直接抑制RNA结合,同时增加相分离,这表明其在促进应激颗粒样冷凝物和解除与宿主组分的抑制性相互作用方面具有双重功能。然而,病毒诱导的颗粒样相分离是促进还是抑制病毒复制仍是一个主要未知数,表明相行为的功能是情境依赖的,而非结构固定的。
研究进一步表明,丝氨酸/精氨酸富集(SR)结构域的过度磷酸化(由SRPK1、CK1和GSK3催化)通过一个分子内开关完全废除了RNA结合能力,其中磷酸化的SR结构域占据了RNA界面。有趣的是,当磷酸化由蛋白激酶A催化时并未观察到此现象,这表明宿主激酶的招募对病毒蛋白拓扑结构具有特异性贡献。这些结果表明,除了磷酸化事件本身,其模式和来源也对确立功能效应至关重要。
这种调控的功能意义被进一步深化,研究揭示SR磷酸化通过破坏30个残基远的一个亮氨酸富集螺旋(该螺旋为自关联所必需)而产生长程效应。这种变构失稳解耦了RNA结合与相行为,这对先前认为二者严格相互依赖的假设提出了挑战。由此看来,磷酸化作为一种多潜能调节器,以整合的方式微调静电作用、多聚化及空间位置。
分子动力学模拟表明,磷酸化增强了结构动态性,但降低了与5‘非翻译区(5’UTR)元件的某些接触亲和力。这意味着动态微调而非绝对的开关式调节是N蛋白功能的核心。过去的研究强调二元转换,而当前的调查提示了一种分级功能可塑性的模型,这一概念得到了病毒在组装和复制阶段需要严格时间调控的支持。
通过使用磷酸模拟突变体的研究显示,磷酸化削弱了基因组压缩能力,同时保留了分子伴侣样活性,从而促进了亚基因组RNA的合成。这种可逆的、细微的、磷酸化驱动的功能切换,为N蛋白在感染不同阶段的双重作用提供了生化基础。与其他研究不同,这项工作整合了物理和功能分析,提供了最直接的证据表明磷酸化使N蛋白从基因组包装单元转变为促进转录的支架。
这些研究共同建立了一个统一模型:SARS-CoV-2核衣壳蛋白的磷酸化编码了一种功能分叉——过度磷酸化的N蛋白有利于转录活性、与宿主因子的动态相互作用以及液体样相分离;而去磷酸化的N蛋白则恢复为稳定的、高亲和力的RNA结合形式,适于基因组包装。这种分级调控与病毒在感染周期不同阶段需要精确控制复制/转录与基因组包装之间平衡的需求相符,早期过度磷酸化主导以支持复制,后期去磷酸化促进紧凑组装。这种双向控制是通过位点特异性修饰、长程分子内相互作用和激酶特异性特征的复杂编排实现的。有趣的是,这种翻译后密码可能创造新的治疗窗口;药理阻断SR磷酸化通路可能特异性破坏病毒复制周期而不损害宿主细胞活力。

2.1.2 病毒策略:辅助和非结构蛋白的磷酸化

磷酸化调控的宿主信号是SARS-CoV-2免疫逃逸策略的核心特征。虽然关注点多在结构蛋白,但越来越多的证据表明SARS-CoV-2的辅助和非结构蛋白(Nsps)积极利用、改变或逃避磷酸化依赖的通路以微调宿主抗病毒应答。
最清晰的磷酸化调控颠覆例子来自Orf9b,这是一种靶向线粒体转位酶TOM70的小型辅助蛋白。研究表明,Orf9b与TOM70的结合阻断了Hsp90的招募,从而减弱I型干扰素应答。关键在于,丝氨酸53(S53)的磷酸化会损害这种相互作用,磷酸模拟突变体(Orf9b S53E)与TOM70的结合显著减少。这表明磷酸化充当了免疫抑制的负调控因子。与其他通过磷酸化增强抑制的病毒蛋白(如NSP13)相比,Orf9b对非磷酸化状态的依赖引入了一种调控反转:磷酸化使病毒蛋白失活而非激活。
NSP13(一种解旋酶)采用一种独特的机制来抑制干扰素信号,即通过结合STAT1来物理阻断JAK1对STAT1的磷酸化。有趣的是,NSP13的解旋酶和NTP酶功能均为此机制所必需,表明其传统酶功能与免疫抑制之间存在相互联系。与靶向分子伴侣-受体界面的Orf9b不同,NSP13通过直接抑制激酶活性来执行伪底物宿主-底物屏蔽功能。
研究还证明,NSP15(一种内切核糖核酸酶)通过抑制病毒双链RNA(dsRNA)积累来增加毒力,从而阻止磷酸化介导的先天免疫信号传导。NSP15本身不直接改变磷酸化,但其活性抑制了关键检查点(如IRF3、TBK1)磷酸化级联反应的诱导。与Orf9b和NSP13的直接阻断方法不同,NSP15通过抑制病原体相关分子模式(PAMP)的形成来抑制免疫激活,从而剥夺免疫系统的激活信号。
最系统的干扰来自NSP3,它作为全局水平的磷酸化调节器。研究发现NSP3与N蛋白相互作用并使其去磷酸化。此外,NSP3以剂量依赖的方式普遍抑制IRF3磷酸化和宿主蛋白磷酸化。这些发现表明NSP3的行为类似于病毒磷酸酶或磷酸停靠调节器,重新连接宿主磷酸化环境以支持病毒复制。与作用于单一免疫节点的NSP13不同,NSP3引入了网络水平的重编程,可能同时影响多条宿主防御线。
这些研究共同揭示了SARS-CoV-2用于逃逸宿主免疫的多方面磷酸化靶向策略。某些蛋白(如Orf9b)利用自身的磷酸化状态来控制与宿主受体的相互作用保真度,而其他蛋白(如NSP13、NSP3)则直接阻止或逆转宿主磷酸化事件。这种功能多样性凸显了磷酸化通路是宿主-病毒冲突的核心场所。这些发现强化了宿主激酶-磷酸酶通路作为潜在治疗靶点的地位,能够同时沉默多个病毒效应子。

2.2 泛素化——调节病毒持久性与宿主免疫之间的平衡

2.2.1 劫持宿主E3连接酶:细胞机器的颠覆

病毒已经进化出复杂的方法来劫持宿主泛素-蛋白酶体系统(UPS),这是一个处于细胞调控核心的细胞调控复合体,以使其获益。对于SARS-CoV-2,这种劫持是复杂且选择性先进的,旨在削弱抗病毒免疫力并重新设计宿主细胞生物学。
一项开创性工作发现,宿主E3连接酶Skp2(一种已被描述的癌蛋白)在苯并(a)芘(一种烟草致癌物)处理后介导ACE2受体的降解。这反直觉地降低了细胞对病毒感染的允许性,尽管ACE2 mRNA表达升高。有趣的是,Skp2是AhR依赖性诱导的,这提供了环境暴露与病毒受体水平调控之间的联系。虽然这不是病毒劫持,但这说明了环境因素如何重定向E3连接酶活性,从而赋予明显的感染抗性。但由于Skp2的致癌作用,作者正确地建议不要将其解释为烟草吸烟的保护作用,并指出了致癌物、宿主蛋白稳态和病毒发病机制之间的微妙相互作用。
然而,研究提供了一个教科书式的病毒颠覆例子:SARS-CoV-2 ORF6蛋白降解宿主的抗病毒E3连接酶TRIM25。TRIM25在促进病毒RNA传感器RIG-I的K63连接泛素化以激活I型IFN信号传导中起关键作用。通过降解TRIM25进行沉默,为ORF6已知的抑制IRF3和STAT1核输入的能力增加了另一个层面,巩固了其作为宿主抗病毒防御关键拮抗剂的地位。这种机制确定了ORF6与其宿主靶点之间的明确结构-功能相互作用。
最近的一篇综述全面讨论了人类E3泛素连接酶在SARS-CoV-2感染中既作为效应器又作为靶点的对立角色,强调了病毒如何利用或逃避这些连接酶来抑制抗病毒防御,而宿主连接酶可以减弱感染。此外,研究鉴定出CRL4B E3连接酶复合物(由PRPF19招募)靶向SARS-CoV-2 ORF6进行泛素依赖性蛋白酶体降解,从而抵消ORF6介导的干扰素抑制并限制病毒复制。
进一步深入蛋白质组复杂性,研究证明ORF10(一种特征较少的SARS-CoV-2蛋白)与底物衔接子CUL2ZYG11B(cullin-RING E3连接酶复合体的成员)相互作用。该相互作用类似于Gly/N-degron motif,并允许降解IFT46(鞭毛内运输装置的一个亚基,对纤毛功能至关重要)。纤毛完整性的丧失是COVID-19发病机制最显著的方面之一,这可能将这种ORF10靶向的劫持与临床表现(如嗅觉丧失和粘膜纤毛清除功能受损)联系起来。然而,这些发现仍存在争议,因为有报道称,虽然ORF10–ZYG11B相互作用得到确认,但ZYG11B(或其旁系同源物ZER1)的耗竭并不损害SARS-CoV-2的体外复制,并且没有证据表明ORF10功能性劫持或调节CRL2ZYG11B活性。值得注意的是,ORF10–CUL2ZYG11B复合物的结构定义不仅提供了对该机制的见解,也代表了利用病毒模拟来治疗性重新利用宿主泛素化机制的原体导向药物设计的一个有前景的研究领域——尽管这些功能数据存在冲突。
与之形成对比的是,研究描绘了宿主E3连接酶UBR5和MARCHF7作为抗病毒制动器,通过靶向SARS-CoV-2甲基转移酶nsp16进行降解的不同图景。UBR5招募通常用于典型蛋白酶体降解的K48连接链,而MARCHF7启动机制尚不清楚但似乎具有收敛抗病毒作用的K27连接链。这两种连接酶在体内外均抑制SARS-CoV-2复制。这将E3连接酶不仅定位为被病毒劫持的工具,也定位为宿主固有的感染抑制剂,强调了它们根据相互作用情境的双刃剑角色。
这些E3连接酶操纵的模式在机制上各不相同,从Skp2和TRIM25导向的颠覆到CUL2ZYG11B劫持和nsp16限制,这些模式被整合在一个概览图中。

2.2.2 病毒蛋白稳定性和复制的泛素介导控制

泛素化也是SARS-CoV-2感染中的一个核心调控事件,影响病毒蛋白稳定性、病毒复制动力学和宿主免疫信号传导。在各种最近的研究中,降解性和非降解性泛素信号均被涉及于阻止病毒进展或诱导病毒发病机制。
在病毒酶机制层面,SARS-CoV-2的木瓜样蛋白酶(PLpro)是调控多蛋白切割和通过去泛素化进行免疫逃逸的核心枢纽。工程化的泛素变体(UbVs)被发现在PLpro催化位点远端结合,但变构抑制其切割活性。该抑制剂在细胞中将病毒复制抑制高达5个数量级,这说明了非竞争性Ub模拟物同时靶向病毒复制和免疫逃逸的能力。
同时,两个宿主E3连接酶,Parkin和ZBTB25,被独立发现可 destabilize 主要病毒蛋白酶(Mpro)。ZBTB25特异性结合Mpro并在其Lys100位点进行泛素化,导致其蛋白酶体降解和感染受损。同时,PINK1在线粒体自噬过程中诱导的Parkin靶向Mpro并抑制病毒复制。有趣的是,SARS-CoV-2抑制肺组织中的Parkin表达,这是抑制此抗病毒通路的一种进化对策。这些结果表明,不同的连接酶可以通过不同的上游刺激和细胞情境靶向相同的病毒靶标(Mpro)。
最近的研究进一步强调了靶向关键病毒复制蛋白的宿主E3连接酶。研究表明,干扰素刺激的E3连接酶TRIM22促进NSP8在Lys97位点的K48连接泛素化和蛋白酶体降解,从而限制SARS-CoV-2复制。类似地,研究鉴定出FBXO22作为一种E3连接酶,催化NSP5(主要蛋白酶)在Lys5和Lys90位点的K48连接多聚泛素化,导致其降解并抑制病毒复制。
相比之下,膜(M)蛋白的调控展示了一个双重调控景观。RNF5泛素化M蛋白的Lys15,增强其与包膜(E)蛋白的相互作用,并通过自噬通路促进病毒颗粒组装和释放。这一功能被去泛素酶PSMD14所拮抗,后者限制M-E相互作用和出芽。相反,TRIM7在邻近位点(K14)泛素化M蛋白,但在这种情境下其作用是阻止细胞凋亡并限制复制。TRIM7缺陷小鼠中病毒载量增加和肺部病理变化与邻近赖氨酸(K14 vs. K15)的位点特异性泛素化及其对宿主存活与病毒释放的不同后果相关。引人注目的是,SARS-CoV-2患者分离株在这些残基上携带突变,暗示了这个UPS控制界面上的进化选择压力。
除了蛋白水解调控,SARS-CoV-2还利用非降解性泛素化来逃逸宿主免疫。NSP6和ORF7a分别通过TRIM13和RNF121诱导K63连接泛素化,从而诱导TAK1–NEMO复合物组装和强烈的NF-κB激活。这种相互作用使得促炎细胞因子得以合成,这是重症COVID-19的特征,并展示了病毒如何颠覆UPS以增强致病性炎症。
研究描述了一个基于Cullin 5的E3复合物,该复合物涉及TOM70和HSP90α,泛素化ORF9b的K67,促进其蛋白酶体降解,并作为一种宿主抗病毒机制,而HSP90α则稳定ORF9b。研究揭示,NSP14通过HOIP招募线性泛素组装复合物(LUBAC)进行线性(M1连接)泛素化,从而能够招募NEMO并激活促炎NF-κB信号,而不诱导I型干扰素。
SARS-CoV-2蛋白的泛素调控标志着一个宿主与病毒之间活跃的、多方面的战场。通过病毒酶的蛋白酶体降解(ZBTB25, Parkin)、结构蛋白的调控(RNF5, TRIM7)或宿主信号传导的炎症激活(TRIM13, RNF121),泛素-蛋白酶体系统是一个核心调控枢纽。靶向这个系统,使用Ub模拟物抑制剂、PROTACs或连接酶特异性调节剂,代表了一种理想的治疗方法,可以在多个节点中断病毒生命周期,同时恢复免疫稳态。

2.2.3 免疫调控中的泛素化:一把双刃剑

泛素化已成为抗病毒免疫的关键调节器,具有增强宿主防御或促进病毒劫持以进行免疫逃逸的潜力。通过整合COVID-19患者的多器官转录组谱,提供了一个系统水平的视图。他们观察到泛素化增加——即在淋巴和免疫富集的组织中,伴随着肺泡免疫浸润增加、全身炎症减弱和更好的预后。更强的泛素化特征与减少机械通气和重症监护室治疗的需要相关,并指示了免疫校准介导的保护功能。
通过关注特定的分子机制,研究发现TRIM21是一种泛素化SARS-CoV-2 N蛋白的E3连接酶。在多个变异株(从Alpha到Omicron)中鉴定出TRIM21催化的K48连接多聚泛素化后的N蛋白蛋白酶体降解。这不仅抑制了病毒的组装,而且很可能有助于减少细胞因子介导的病理。与将全局泛素谱放在前景的研究形成对比,该研究证明了泛素化对抗病毒结构蛋白的直接抗病毒功能。
研究鉴定了另外三个E3连接酶,HUWE1、UBR4和UBR5,它们各自催化ORF9b(一种已知的SARS-CoV-2干扰素拮抗蛋白)的泛素化和蛋白酶体降解。它们的降解废除了对IFN-I/III通路的抑制,从而放大了抗病毒应答。虽然该研究靶向结构蛋白,但该研究将泛素化的抗病毒功能扩展到免疫调节病毒蛋白。值得注意的是,这两份报告都同意宿主E3连接酶可以选择性地靶向病毒关键组分,通过不同的 yet 互补的机制激活干扰素依赖性免疫。
但这是双向的。研究报告了一种病毒对策,即SARS-CoV-2 N蛋白增加UBC9-MAVS相互作用,导致MAVS的SUMO化。这种改变竞争性地抑制了其泛素化,干扰了IKKα、TBK1和IRF3的下游磷酸化级联反应,并最终抑制了IFN-β的表达。这就是SARS-CoV-2如何利用泛素-SUMO相互作用来抑制先天抗病毒信号传导。这项工作与研究形成鲜明对比:一种E3连接酶降解N蛋白以进行宿主防御,而N蛋白则利用宿主机制来保护病毒。这些机制上不同的泛素化角色,从宿主驱动的抗病毒清除到病毒利用SUMO-泛素交叉对话,说明了其在免疫调控中的双重功能,这些功能被整合在一个概览图中。研究证明,SARS-CoV-2 nsp13劫持宿主去泛素化酶USP13,使其去泛素化并稳定自身,从而通过破坏TBK1向MAVS的招募来抑制I型IFN的产生。
总之,这些研究共同将泛素化呈现为免疫调控中的一把双刃剑。宿主驱动的泛素化,无论是全局性的还是通过E3连接酶选择性的,都能增强病毒清除和免疫恢复。相反,当被病毒蛋白劫持时,泛素化通路被重定向以抑制干扰素应答并维持感染。因此,增强有益泛素化或防止其被病毒利用的治疗方法可能代表可行的抗病毒治疗路径。

2.3 SUMO化与病毒持久性

2.3.1 病毒蛋白的SUMO化:核衣壳和刺突蛋白的功能意义

SUMO化已成为一种情境依赖的调控机制,控制SARS-CoV-2蛋白的功能。研究表明,N蛋白在三个赖氨酸残基(K65最为重要)处被SUMO化,促进其寡聚化和核定位。这些变化使得病毒RNA包装和与宿主因子的潜在核相互作用成为可能,表明N蛋白SUMO化使得有感染性的病毒颗粒组装成为可能,并可能通过核重编程参与免疫调节。
研究提供了对刺突蛋白SUMO化最详细的机制分析。他们展示了SUMO1和SUMO2在刺突调控中的不同作用:SUMO1促进刺突三聚化和病毒颗粒释放,而SUMO2促进刺突切割和细胞间传播。这些活性由保守的SIM和位于129和1269位的赖氨酸介导。令人惊讶的是,他们鉴定了一种细胞穿透肽(cpSIM2),可以抑制刺突-SUMO相互作用,并在细胞培养和hACE2转基因小鼠中有效抑制SARS-CoV-2感染。
相比较而言,该研究集中于SUMO介导的N蛋白病毒组装增强,而该研究讨论了与传播相关的刺突SUMO修饰。两者都强调了SUMO作为病毒辅助因子的用途,并通过展示干扰SUMO-刺突相互作用是一种可接受的治疗选择,提出了治疗前景。虽然来自SUMO融合构建体的结果,但通过提出针对刺突聚集的进一步保护功能,增加了这一观点。
总体而言,SUMO化差异性地调控SARS-CoV-2蛋白,以促进核靶向和N自关联,以及刺突蛋白的运输和传播性。这些活动将SUMO化定位为一个多价的调控界面,在病毒生命周期的多个阶段具有成药前景。

2.3.2 宿主调控网络:TRIM介导的SUMO化与抗病毒控制

SUMO化已成为病毒发病机制中的一把双刃剑调节器,其中TRIM家族成员平衡宿主的保护与病毒复制。研究确认TRIM28是一种前病毒的E3 SUMO连接酶,它在SARS-CoV-2 N蛋白的65位赖氨酸处进行修饰,促进其寡聚化、RNA结合和液-液相分离(LLPS)特性,从而抑制先天免疫刺激。值得注意的是,R203K突变产生了一个新的SUMO化位点,从而增强了这些免疫抑制活性。通过肽段破坏TRIM28–N相互作用有效抑制了LLPS并重建了抗病毒信号,使得TRIM28成为一个可成药的前病毒辅助因子。
在一个独特的前病毒机制中,SARS-CoV-2主要蛋白酶Nsp5已被证明能上调宿主衔接蛋白MAVS的SUMO化,增强MAVS稳定性并触发NF-κB通路的过度激活。这导致促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)表达增加,并可能有助于重症疾病中的细胞因子风暴。
相比之下,研究确定TRIM32是一种宿主限制因子。这种E3连接酶在K9和K200处SUMO化病毒核酸外切酶NSP14,影响RNA结合和NSP10的招募,这些是病毒复制准确性的关键功能。发现TRIM32不依赖干扰素抑制其抗病毒活性,表明这是一种冠状病毒共享的内在限制通路。
虽然通过TRIM28增强结构蛋白功能与TRIM32特异性禁用复制所需的酶机制相反。通过作用于宿主ACE2受体,引入了第三维度的调控。PIAS4催化的K187 SUMO化(非TRIM连接酶)稳定ACE2以抑制K48连接泛素和自噬降解。稳定化增强了SARS-CoV-2的进入。相反,SENP3介导的去SUMO化通过TOLLIP促进ACE2降解,降低感染。
总之,这些发现强调了SUMO化的功能多样性:TRIM28通过修饰N蛋白促进病毒免疫逃逸,TRIM32通过抑制NSP14施加复制阻断,而PIAS4调节宿主进入动态。连接酶-底物特异性表明,选择性靶向SUMO通路是可行的,在病毒抑制和宿主保护方面具有有前景的线索。这些前病毒和抗病毒SUMO化通路,涵盖刺突和N蛋白修饰、NSP14限制和ACE2调控,被整合在一个概览图中。

2.4 糖基化——免疫逃逸和受体结合的盾牌

2.4.1 刺突糖基化的分子景观:位点、结构和功能

SARS-CoV-2刺突蛋白的糖基化扮演着复杂的结构和功能角色。通过质谱鉴定出所有22个N连接糖基化位点,并观察到高比例的寡甘露糖型聚糖,这与宿主样成熟不同。这种宿主模拟元素在某种程度上通过免疫原的结构稳定性确保免疫逃逸。从功能视角看,研究表明通过酶处理去除N-聚糖极大地增强了S1-ACE2在各种表达系统中的结合亲和力。分子动力学也观察到聚糖在RBD-ACE2界面处的空间位阻和静电排斥,表明糖基化是受体结合的看门人。结果展示了免疫屏蔽和受体可及性之间的进化权衡。
该研究将O-糖基化添加到景观中,在弗林蛋白酶切割位点附近的Thr678处鉴定出核心1和核心2结构,并在几个肽段中检测到LacdiNAc和polyLacNAc motif。他们的LC-MS/MS-based发现暗示O-聚糖可能影响蛋白水解激活,并且在空间上有利于调节S1/S2切割,这与主导RBD的N-聚糖形成对比。
研究鉴定出两个独特的N-聚糖(Asn331和Asn343)对ACE2结合和假病毒进入很重要。这些位点的突变抑制了受体结合并抑制了感染细胞释放IL-6。值得注意的是,这些聚糖与宿主凝集素(如Galβ1-4GlcNAc)相互作用,表明其在病毒进入和促炎信号传导中的可能作用,患者数据表明刺突水平与IL-6相关。
研究采用GaMD模拟来检查ACE2结合过程中N234和N343聚糖的动力学。他们观察到聚糖动态控制RBD中口袋的可及性。虽然N234主要在关闭状态下抑制口袋进入,但N343暴露在ACE2结合后提高了口袋可及性,这与其在各种研究中的多功能灵活性一致。最后,研究使用95种凝集素阵列分析了刺突蛋白的糖基化,发现病毒颗粒和重组刺突蛋白与识别高甘露糖、岩藻糖基化和Lewis型聚糖的凝集素有强结合。他们的结果证实了先前鉴定的聚糖主题,并提出了凝集素作为可能的抗病毒线索。
总之,这些研究揭示了SARS-CoV-2刺突蛋白上多层次的糖基化景观,具有折叠和屏蔽的结构作用,受体结合和免疫调节的功能作用,以及调节口袋可及性的治疗相关性。N343作为一个节点在不同结构、受体结合、细胞因子信号传导和药物靶向中反复被强调,表明它是位点特异性治疗调控的主要候选者。这些数据共同论证了刺突糖基化不是被动的伪装,而是处于病毒-宿主相互作用核心的动态的、调控性的界面。这些新兴的免疫治疗和疫苗方法利用刺突聚糖结构——包括凝集素阻断、聚糖编辑结合物、多价BOA交联和工程化疫苗聚糖形式——被整合在一个概览图中。

2.4.2 糖基化作为免疫逃逸和变异株进化的驱动因素

在免疫压力下SARS-CoV-2变异株的持续进化使得刺突糖基化不仅是一种结构特性,更是病毒适应性和免疫逃逸的动态调节器。使用DeGlyPHER比较了历史性Wuhan-Hu-1刺突与其七个主要变异株的糖基化,显示了N-聚糖加工的部分保守性,但在关键位点(N165、N343和N616)的复杂聚糖成熟度普遍降低,这些位点对刺突功能和免疫感知性至关重要。这些位点复杂度的降低可能是一种进化策略,以牺牲受体结合为代价来降低免疫感知。
研究也探讨了糖基化的功能影响,证明单个N-聚糖(N343)的缺失影响刺突掺
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号