Nature子刊｜马里兰大学研究团队发现SARS-CoV-2 Spike C端残基影响蛋白的运输和纳入VLPs

2023年12月15日，来自美国马里兰大学医学院生物化学与分子生物学系的S. Saif Hasan团队在Nature Communications杂志上发表题为“A single C-terminal residue controls SARS-CoV-2 spike traffic and incorporation into VLPs”的研究性论文。该研究探索了SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白（spike）的运输和纳入病毒样颗粒（VLPs）的机制。研究发现，SARS-CoV-2刺突蛋白的C端一个氨基酸残基可以控制其在细胞内的运输和纳入VLPs的过程。通过一系列实验和分析，揭示了这个氨基酸残基对刺突蛋白的稳定性、细胞膜定位和与细胞内膜蛋白的相互作用等方面起到关键作用。这项研究对于理解SARS-CoV-2病毒的感染机制和开发相关疫苗和药物具有重要意义。

为了确定SARS-CoV-2 S尾部的残基是否受到选择压力，分析了超过1100万条SARS-CoV-2 S全长序列，预测与外被体（coatomer）表面有大量接触的残基(Lys1269, His1271和Thr1273)表现出最小的突变率(分别为0.0020%，0.0015%和0.0004%)。构建了带有突变位点的客户化S蛋白（clientized S protein），发现C端（双碱性基序下游）对S蛋白运输至关重要(图1)。

图1. 保守的C端决定了S蛋白的运输和外被体的相互作用

客户化S蛋白提高与coatomer的结合以及在早期分泌室的定位，但是降低了S与新组装的VLPs的结合，并破坏了VLPs定向的膜融合（图2）。

图2. 客户化抑制了S蛋白的融合性和纳入VLPs的功能

该研究使用结构-功能分析来确定SARS-CoV-2刺突蛋白的非酸性C末端残基的分子功能，提示这种缺乏模仿coatomer相互作用的残基的重要性。同时揭示了SARS-CoV-2刺突蛋白与COPI相互作用的原子基础，以及S蛋白运输和子代病毒组装的基本细节。对于理解SARS-CoV-2病毒的感染机制以及开发相关疫苗和药物提供理论基础。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44076-3