绘制SARS-CoV-2的S蛋白三聚体糖基化图谱

病毒的糖基化修饰在病毒生物学具有广泛的作用,包括介导蛋白质折叠和稳定以及塑造病毒嗜性【1】糖基化位点则处于选择性压力之下,可以遮蔽抗原,帮助抑制免疫原性和进行免疫逃避。所以识别糖基化对病毒病理学和疫苗设计具有深远影响。
 
糖基化位点的数量,埃博拉病毒有8-15个,流感病毒有5-11个,丙肝病毒有4-11个,HIV有20-30个【2】。而SARS-CoV-2的S蛋白共有至少66个糖基化位点,这可能会给疫苗的研发带来困难。
 
2020年5月4日,英国南安普顿大学Max Crispin团队在Science在线发表了一篇题为“Site-specific glycananalysis of the SARS-CoV-2 spike ”研究论文,使用位点特异性的质谱方法,在重组SARS-CoV-2 S蛋白免疫原上揭示了糖基化结构。该分析能够映射到整个病毒S蛋白的糖蛋白状态并绘制S三聚体糖蛋白图谱。对病毒毒理学的理解和疫苗开发具有重大意义。值得注意的是,该团队也曾研究过SARS-CoV和MERS-CoV的糖基化分析,本研究此前曾在预印本bioRxiv网站上传。
 
 
为了识别SARS-CoV-2的S蛋白位点特异性的糖基化,研究人员首先利用可获得的S蛋白结构表达重组S蛋白并进行纯化和验证。随后使用三种不同的蛋白酶生成三个包含N-糖基化的糖肽样本,通过液相色谱-质谱(LC-MS)分析确定了素有22个N-糖基化位点,并描述了相关特征,N234和N709主要是寡糖型;N61、N122、N603、N717、N801和N1074是寡型和复合型的混合型。除此之外,研究人员在S蛋白上也检测到了未被修饰的糖基化位点。最后,研究人员利用S蛋白的电镜结构,将糖基化状态映射到了整个病毒S蛋白三聚体上并绘制S蛋白三聚体糖蛋白图谱。
 
图1. 基于结构的S蛋白糖基化图谱
 
总的来说,该研究对SARS-CoV-2的S蛋白进行了位点特异性的糖基化分析,并绘制S蛋白三聚体的糖基化图谱,蛋白图谱是分析抗原质量的重要指标,所以有助于对疫苗的免疫原性的理解,对病毒毒理学的理解和疫苗开发都具有重大意义。
 
原文链接:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/01/science.abb9983
1. Y.Watanabe., et al. Exploitation of glycosylation in enveloped virus pathobiology. Biochim. Biophys. Acta 1863, 1480–1497 (2019).
2. 向田, 章晓联《病毒与宿主细胞的糖基化修饰及相关功能》Glycosylation Modification and Related Functions of Virus and Host Cells,生物化学与生物物理进展Progress in Biochemistry and Biophysics, 2017, 44(10): 898-907.
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