近日，南方科技大学医学院助理教授鄢仁鸿课题组和副教授曹丽伟课题组在Cell Discovery期刊在线发表最新合作研究成果，题为 “Cryo-EM structures of SARS-CoV-2 BA.2 derived subvariants spike in complex with ACE2” （“新冠病毒Omicron BA.2衍生突变株的Spike蛋白与其细胞表面受体ACE2复合物的结构功能研究”）。
新冠病毒 Omicron株系在进化过程中不断突变，持续出现传播力和免疫逃逸能力提高的突变株，对人类健康构成重大威胁。在这些Omicron突变株中，BA.2及其衍生的突变株，如XBB.1和BA.2.75，传染性和免疫逃逸能力尤其突出。BA.2突变株进化成多个衍生突变株系，其中一个分支产生了BA.4和BA.5，它们具有相同的Spike（S）蛋白。与最初流行的SARS-CoV-2毒株相比，Omicron株系的S蛋白携带了30多个突变，对于S蛋白的糖修饰研究很需要深入进行。
为了阐明Omicron突变株S蛋白的生化性质特征，作者测量了来自BA.2，BA.5，BA.2.75，BF.7和XBB.1的S蛋白与其受体ACE2的亲和力。为了深入研究，作者解析了来自BA.2.75，BF.7和XBB.1的S蛋白与其受体PD结合的高分辨冷冻电镜结构。
图1 Omicron BA.2 衍生突变株BA.2.75、BF.7、XBB.1与受体ACE2的相互作用界面分析
为了研究N343聚糖对抗体中和的潜在影响，作者研究了来自SARS-CoV-2 WT、BA.5和XBB.1突变株的RBD和三聚体S蛋白的N-连接糖基化谱。通过以上一系列研究的发现表明，RBD区域中的突变可能通过改变聚糖修饰机制来影响N343的聚糖组成。
图2 Omicron BA.2 衍生突变株BA.2.75、BF.7、XBB.1在N343位点的糖基化图谱
总结来说， Omicron突变株携带大量突变，导致了它们很高的传播力和免疫逃逸能力。虽然携带这些突变， 但是BA.2.75、BF.7和XBB.1依旧使用ACE2作为受体，这说明模拟ACE2的单克隆抗体可能具有最广谱的中和效力。此外，本文对糖基化修饰的质谱分析表明，体外重组表达的完整S蛋白和单独表达RBD区域所带有的糖基化修饰是不同的，这个结果为疫苗开发提供了理论参考。
清华大学生物学博士研究生李雅宁、南方科技大学特种医学硕士研究生任畅、西湖大学生物学博士研究生申雅萍与张媛媛为该论文的共同第一作者。鄢仁鸿和曹丽伟为该论文的共同通讯作者。该项目受到西湖大学冷冻电镜平台、南方科技大学科研公共服务平台冷冻电镜中心、南方科技大学生物电镜结构研究院和南方科技大学分析测试中心质谱分析平台的大力支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41421-023-00607-2
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