Nature长文揭秘:新冠Delta毒株为何如此凶险?
#健康解密#近期 , 全国多地再现新冠疫情 。 目前公开的病毒基因测序结果显示 , 此次疫情的“幕后黑手”正是B.1.617.2(Delta)变异株 。
最早在印度发现的Delta毒株可谓来势汹汹 , 正在成为全球流行的主要新冠病毒变异株 。 与2020年11月在英国发现的B.1.1.7(Alpha)变异株相比 , Delta变种潜伏时间更短 , 传播速度更快 。 据世界卫生组织统计 , 目前Delta毒株已传播至全球逾80个国家或地区 。
2021年7月12日 , 广东省疾控中心上传到medRxiv的研究显示 , Delta毒株确诊病例的病毒载量是感染原始毒株患者的1260倍 。 此外 , 原始毒株在人体内可被检测出来的时间为6天 , 而Delta毒株仅暴露4天后就能被测出 。 这说明Delta变种的复制能力更强 。
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计算机模拟的新冠病毒SARS-CoV-2结构(来源:Nature)
新冠病毒SARS-CoV-2是怎样入侵人体的?Delta毒株为何如此凶险?7月28日最新发表在Nature杂志上的一篇文章带给我们很多启发 。
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来源:Nature
有数十年对冠状病毒的研究作为基础 , 科学家们通过19个月的努力 , 详细描述了新冠病毒入侵人体的过程 , 期望能从病毒的生命周期中找到破解病毒传播的方法 。
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新冠病毒的生命周期(来源:Nature)
从S蛋白说起
冠状病毒SARS-CoV-2表面布满凸起的S蛋白(SpikeProtein) 。 S蛋白属于第一类病毒膜融合蛋白 , 是病毒依附并入侵人体细胞的关键 。 S蛋白表面包裹着聚糖 , 可以掩护病毒躲过人体免疫系统的侦查 。
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S蛋白的结构(来源:Nature)
从S蛋白开始 , SARS-CoV-2就表现出比其他冠状病毒技高一筹 。 拿流感病毒来说 , 其外部的融合蛋白相对刚性 。 而SARS-CoV-2的S蛋白非常灵活 , 可以与三个点铰接 , 这就使它更易于吸附在人体细胞上 。
S蛋白大体上分为3个部分 , 顶部的受体结合域(RBD)、S1亚基和S2亚基 。 S1亚基与RBD相连 , 负责与细胞膜上的受体结合;S2亚基主要促使病毒与细胞膜的融合 。
新冠病毒的变异主要出现在S蛋白中 。 序列出现突变时 , 会导致RBD更有可能出现在顶端的位置 , 病毒就更容易进入细胞 。 Delta变种的S1亚基比Alpha变种出现了更多的突变 , 仅在RBD中就发生3处突变 。 使S蛋白与细胞膜上受体的结合能力提高 , 逃避免疫系统的能力也有所增强 。
细胞膜上的两个“叛徒”
SARS-CoV-2又是如何入侵细胞的呢?
这就不得不提到细胞表面的一个关键受体——血管紧张素转化酶2(ACE2) 。 病毒想要入侵人体细胞 , 必须借助S蛋白抓住细胞膜表面的ACE2蛋白 , 并与之结合 , 才能进入人体细胞“为非作歹” 。
也就是说 , 如果把细胞比作一个房间 , 那么ACE2蛋白就像房间“门把手” 。 在SARS病毒中 , ACE2蛋白也是病毒与细胞的对接点 。 而由于新冠病毒RBD的特殊性 , 它与ACE2结合的强度是SARS病毒SARS-CoV的2-4倍 。 而Delta毒株的S1亚基发生了突变 , 导致S蛋白与ACE2结合的能力更强 。
一旦S蛋白抓住了ACE2这个门把手 , SARS-CoV-2就立即启动与细胞膜的融合过程 , 准备“破门而入” 。
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SARS-CoV-2与细胞膜的融合过程(来源:Nature)
入侵过程中不得不提到另一个关键分子——跨膜丝氨酸蛋白酶(TMPRSS2) 。 TMPRSS2可以在S蛋白的S2亚基上切出一个小口 , 暴露一系列疏水氨基酸 。 这些氨基酸迅速隐藏到最近的宿主细胞的细胞膜里 。 接着 , S蛋白像拉链一样把自己折叠起来 , 迫使病毒和细胞膜融合 。
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