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冠狀病毒的入侵是通過宿主細(xì)胞受體與冠狀病毒表面的刺突蛋白識別而啟動的。去年發(fā)表在《Nature》的一篇文章發(fā)現(xiàn)[1]：TMPRSS2被鑒定為HCoV-HKU1（冠狀病毒的一種，和新冠一樣能引起人畜的上呼吸道感染）的蛋白質(zhì)受體，唾液酸聚糖被鑒定為聚糖受體。然而，病毒侵入的潛在機(jī)制仍然未知。
2024年7月3日，三篇背靠背發(fā)表在《Cell》上的文章[2][3][4]（下文使用文章一、二、三替代）確定了HKU1的刺突蛋白RBD（配體）與人類TMPRSS2（受體）復(fù)合物的冷凍電子顯微鏡結(jié)構(gòu)（其解析結(jié)果高度一致），促進(jìn)了病毒侵入機(jī)制中的病毒-宿主相互作用的理解，并系統(tǒng)評估了多個(gè)物種的TMPRSS2蛋白作為HCoV-HKU1功能性受體的可能性，為開發(fā)新的冠狀病毒相關(guān)疾病治療方法奠定了基礎(chǔ)。這三篇文章分別來自于上?？萍即髮W(xué)[2]、美國華盛頓大學(xué)[3]和法國巴黎西岱大學(xué)[4]。
這三篇文章還有一個(gè)共同點(diǎn)：都不約而同地使用了賽多利斯Octet® 非標(biāo)記分子互作分析系統(tǒng)測配體和受體的結(jié)合，這些大量的Octet® 數(shù)據(jù)是文章中鑒定功能性受體的核心數(shù)據(jù)。
今天，陳老師就來解讀一下這三篇文章。
?技術(shù)路線?
三篇的技術(shù)路線非常類似。
圖1. 引用文章二標(biāo)題中列舉的技術(shù)路線
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表達(dá)純化各種HKU1 CoV的突刺蛋白和TMPRSS2的突變體
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冷凍電鏡解析兩者的復(fù)合物結(jié)構(gòu)
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使用Octet® 對配體受體突變體的親和力進(jìn)行分析（紅框?yàn)镺ctet® 設(shè)備外形）
?Octet® 親和力數(shù)據(jù)展示?
這三篇文章中Octet® 的突變體親和力測試結(jié)果均與結(jié)構(gòu)解析結(jié)果高度吻合。
圖2. A、B、C、D展示了冷凍電鏡解析的RBD/TMPRSS2的復(fù)合物結(jié)構(gòu)；E和F：Octet® 測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，突變了參與復(fù)合物結(jié)合的氨基酸殘基位點(diǎn)后（比如RBD的E505、V509等，或TMPRSS2的Y469,R470D等），RBD/TMPRSS2的親和力降低，驗(yàn)證了冷凍電鏡的結(jié)構(gòu)解析的結(jié)果（數(shù)據(jù)來自于文章二）
圖3. C圖為TMPRSS2突變后的親和力變化，D圖為RBD 突變后的親和力變化（數(shù)據(jù)來自于文章一）
圖4. A圖為TMPRSS2突變后的親和力變化，B圖為RBD 突變后的親和力變化,C圖為親和力計(jì)算結(jié)果，最右圖為Octet® 測試方法，即固化RBD蛋白檢測TMPRSS2（數(shù)據(jù)來自于文章三）
圖5. 文章一中還使用Octet® 檢測不同物種的TMPRSS2與RBD的親和力，可見，除了豬以外，HCoV-HKU1的刺突蛋白還可以結(jié)合更多物種的受體，提示其可以感染多個(gè)物種
?Octet® 良好的重復(fù)性?
文章二，三還列舉了大量的Octet® 重復(fù)數(shù)據(jù)：
圖6. 展示了文章三中多濃度分析物的三次Octet® 重復(fù)測試結(jié)果：可見，結(jié)合和解離實(shí)時(shí)曲線結(jié)果非常相近（如同復(fù)制粘貼一般）。
圖7. 展示了文章二中單濃度分析物的兩次Octet® 重復(fù)測試結(jié)果：可見，結(jié)合和解離實(shí)時(shí)曲線結(jié)果非常相近（同樣如同復(fù)制粘貼一般）。
?協(xié)同實(shí)驗(yàn)?
值得一提的是，文章一揭示了唾液酸聚糖結(jié)合刺突蛋白的NTD結(jié)構(gòu)域，穩(wěn)定了突刺蛋白的RBD結(jié)構(gòu)域的開放構(gòu)象狀態(tài)，促進(jìn)了與TMPRSS2的識別，說明了多糖和蛋白受體對HCoV-HKU1侵入的協(xié)同機(jī)制。
圖8. Octet® 測試結(jié)果：加入多糖9-O-Ac-Sia后，刺突蛋白與TMPRSS2的結(jié)合變強(qiáng)
目前，如果涉及到蛋白受體和病毒配體的研究，大概率都會看到用Octet® 鑒定兩者的結(jié)合，而看不到其他Pull-down等傳統(tǒng)方法，主要是因?yàn)椋?/p>
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非標(biāo)記Direct Binding是趨勢，它的結(jié)果更準(zhǔn)確
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快速測定親和力，更加定量化對互作進(jìn)行表征
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無洗滌步驟，可測弱親和力（解離快），本文的結(jié)合就是典型的快解離
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測試時(shí)間短，一般10-20分鐘，更快拿到結(jié)果
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實(shí)驗(yàn)形式多樣化：定性，兩者結(jié)合，協(xié)同/競爭實(shí)驗(yàn)，垂釣
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寫入了美國藥典，文章>15000篇，認(rèn)可度廣
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使用方便，成本相對低
Octet® 不僅廣泛用于病毒配體和受體（蛋白與蛋白）相互作用的研究，在核酸、小分子、脂質(zhì)體等各種生物分子互作研究中發(fā)表了大量高質(zhì)量文章。Octet® 分子互作具有高準(zhǔn)確性和良好的重復(fù)性，功能全面、使用便捷、成本低，且市場認(rèn)可度高，是妥妥的六邊形戰(zhàn)士！
-參考文獻(xiàn)-
[1] TMPRSS2 is a functional receptor for human coronavirus HKU1. Nature 624, 207–214.
[2] TMPRSS2 and glycan receptors synergistically facilitate coronavirus entry. 2024, Cell 187, 1–11
[3] Human coronavirus HKU1 recognition of the TMPRSS2 host receptor. 2024, Cell 187, 1–15
[4] Structural basis of TMPRSS2 zymogen activation and recognition by the HKU1 seasonal coronavirus. 2024, Cell 187, 1–15
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