新冠病毒|欧洲疫情卷土重来,新冠病毒糖基化研究不可忽视
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的大流行已迅速成为全球的社会经济危机 。截止目前,SAR-CoV-2 病毒在全球已感染了超 3,000 万人,并导致近 100 万人死亡 。
病毒表面的刺突蛋白(S 蛋白)与宿主细胞表面的血管紧张素转化酶 2(ACE-2)结合,以启动感染 。S 蛋白由两个功能亚基(S1 和 S2)组成 。S1 包含受体结合结构域(RBD),让病毒初步附着到宿主细胞表面,而 S2 负责膜的融合,使得病毒进入宿主细胞 。
【新冠病毒|欧洲疫情卷土重来,新冠病毒糖基化研究不可忽视】S 蛋白不可忽视的糖基化修饰
每个 S 蛋白有 22 个 N-连接糖基化位点和至少 2 个 O-连接糖基化位点,被来源于宿主的多糖广泛糖基化[1-3] 。当后代病毒颗粒形成时,病毒通过挟持宿主细胞内质网-高尔基体中间室的糖基化机制来实现糖基化 。因此,S 蛋白虽然有其独特的糖基化位点,但也带有宿主细胞的糖基化模式特征 。
SARS-CoV-2 S 糖蛋白结构示意图,含 22 个 N-糖基化位点[2] 。
S 蛋白的糖基化有助于增加蛋白的稳定性和溶解度 。更重要的是,糖基化可以掩饰蛋白的免疫原性表位,从而使病毒逃避宿主免疫反应的能力得以增强 。S 蛋白不仅是疫苗开发的主要靶点,也是血清学检测的重要成分 。
为了促进 SARS-CoV-2 诊断和治疗的研究,R&D Systems的研究团队已在几种常用的宿主细胞系(HEK293 细胞、CHO 细胞和 Sf21 细胞)中表达 S 蛋白的 RBD 。不同的宿主细胞具有独特的糖基化能力,因此它们表达的 RBD 蛋白有望表现出不同的糖基化特征 。我们利用之前开发的聚糖直接荧光标记(DFGL)工具来分析糖基化[3],为不同目的下选择最相关的 RBD 重组蛋白提供了快速指引 。
不同表达体系,RBD 糖基化特征大不同
1.O-连接糖基化
为了研究刺突 RBD 蛋白的各种聚糖结构,我们首先利用 O-聚糖特异性的唾液酸转移酶 ST3 Gal1,通过 ST3 Gal1 加入 Cy5 荧光标记的唾液酸,使得 O-聚糖可通过荧光成像仪轻松检测 。
分别检测经过产气荚膜梭菌神经氨酸酶(Neu)或内切糖苷酶(EF)预处理及未经过预处理的 O-聚糖:神经氨酸酶去除糖蛋白上现有的末端唾液酸残基,并打开 O-聚糖上的位点,以便 ST3 Gal1 加入 Cy5 标记的唾液酸(Fig 1C 下) 。内切糖苷酶 EF 是一种 O-糖苷酶,能够有效去除 O-聚糖简单的 Core-1 结构,但复杂的 Core-2 和 Core-3 结构不受影响(图 1C 上) 。
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参考文献:
1. Shajahan A, et al. 2020. Deducing the N- and O- glycosylation profile of the spike protein of novel coronavirus SARS-CoV-2. Glycobiology.
2. Watanabe Y, et al. 2020. Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike. Science.
3. Wu ZL, et al. 2019. Direct flu- orescent glycan labeling with recombinant sialyltransferases. Glycobiology, 29: 750-754.
图文来源:Bio-Techne
题图来源:站酷海洛
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