2020年11月7日訊/
生物谷BIOON/---嚴重急性呼吸道症候群（SARS）冠狀病毒（SARS-CoV）於2002-2003年在全球爆發。與SARS-CoV同屬β冠狀病毒（β-CoV）屬的SARS-CoV-2在2019年底出現，傳播迅速，到2020年9月全球感染人數超過2800萬。由SARS-CoV-2引起的2019年冠狀病毒病（COVID-19）被世界衛生組織（WHO）宣布為大流行病。作為應對措施，幾種SARS-CoV-2候選疫苗正在開發，並在
臨床試驗的不同階段進行測試。SARS-CoV-2刺突糖蛋白（S蛋白）三聚體是疫苗開發的重點，這是因為它是宿主免疫防禦的主要靶標。
與其他1型融合蛋白一樣，SARS-CoV-2融合前S蛋白三聚體是相對穩定的，在S蛋白與人細胞表面上的ACE2受體結合和遭受蛋白酶切割後，會發生結構重排，從而從融合前構象變為融合後構象。穩定化的SARS-CoV-2 S蛋白胞外結構域在融合前構象下的結構已被解析出，並與SARS-CoV的S蛋白相類似。
在一項新的研究中，來自美國斯克利普斯研究所的研究人員描述了一種先進的候選SARS-CoV-2 S疫苗（NVAX-CoV2373）的結構，這種候選疫苗是基於包括跨膜結構域（TM）和胞質尾區（cytoplasmic tail, CT）的全長S蛋白（胺基酸殘基1～1273）開發的。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為「Structural analysis of full-length SARS-CoV-2 spike protein from an advanced vaccine candidate」。
圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abe1502。
作為這種候選疫苗中的最終構建體，SARS-CoV-2-3Q-2P也在S1/S2多鹼性切割位點（polybasic cleavage site，即含有多個精氨酸殘基的切割位點,其中精氨酸是鹼性胺基酸）上進行修飾，使之從原先的RRAR突變為QQAQ，從而使得它具有蛋白酶抗性，與此同時在S2融合核心的K986和V987殘基處進行2個脯氨酸替換以增強它的穩定性，從而產生SARS-CoV-2 3Q-2P-FL蛋白。
從昆蟲細胞中表達和純化的3Q-2P-FL蛋白，在0.01％（v/v）聚山梨酯80（PS 80）洗滌劑中配製。為了表徵3Q-2P-FL免疫原的結構完整性，這些研究人員在Matrix-M佐劑存在的情況下，對在PS 80下重建的3Q-2P-FL進行了陰性染色電鏡成像，從而再現了正在人類中測試的疫苗配方。這種成像顯示這種三聚體3Q-2P-FL蛋白以游離三聚體或多三聚體玫瑰花結（multi-trimer rosette）的形式存在，後者含有多達14個三聚體而且它們的跨膜結構域封閉在PS 80洗滌劑的膠束核（micellar core）中。NVAX-CoV2373
納米顆粒疫苗配方中的3Q-2P-FL蛋白緊密簇聚可能導致比單獨的可溶性三聚體更強的免疫反應，這一點類似於其他的病毒糖蛋白免疫原（流感病毒的HA蛋白和RSV病毒的 F蛋白）。
此外，這些研究人員還對在PS 80下重建的3Q-2P-FL進行了低溫電鏡（cryo-EM）成像和位點特異性聚糖分析。他們發現3Q-2P-FL免疫原的穩定的融合前構象在S1亞基上與之前已發表的S蛋白胞外結構域結構略有差異。他們還觀察到這種全長的3Q-2P-FL三聚體之間的新型相互作用，從而允許形成更高階的S蛋白複合物。
這項研究證實了這種全長的3Q-2P-FL蛋白免疫原的結構完整性，並為解釋這種多價
納米顆粒免疫原的免疫反應提供了依據。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：Sandhya Bangaru et al. Structural analysis of full-length SARS-CoV-2 spike protein from an advanced vaccine candidate. Science, 2020, doi:10.1126/science.abe1502.