Page 166 - 南京医科大学学报自然科学版

第41卷第7期
·1096 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2021年7月

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体开发抗体主要靶标。 相同，SARS⁃CoV⁃2也没有血凝素⁃酯酶（HE）基因 。
冠状病毒的 S 蛋白是高度糖基化的糖蛋白，相
对分子质量约 2×10 ，由 1 200~1 500 个氨基酸残基
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组成。尽管4个种类冠状病毒的S蛋白氨基酸序列
膜蛋白 不同，但在结构上却具有一些共同特征：皆由较长
包膜蛋白
的膜外区、跨膜区和膜内区组成，属Ⅰ类病毒融合
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RNA 蛋白 。像其他Ⅰ类病毒融合蛋白一样，S蛋白在翻
刺突蛋白 译后会折叠成亚稳态的预融合构象。运用冷电镜
核衣壳蛋白 （Cryo⁃EM）对SARS⁃CoV⁃2的S蛋白研究后发现，S蛋
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白存在封闭和开放两种结构状态（图2A） 。S蛋白
图1 冠状病毒结构 呈三聚体结构，在封闭状态时，具有3个受体结合域
Figure 1 The coronavirus structure
（receptor⁃binding domain，RBD），呈“向下”构象，而
在开放状态时，则仅有 1 个呈“向上”构象的 RBD。
1 S蛋白的结构
最近在S蛋白三聚体的其他稳态结构中也能观察到
2012 年 ICTV 根据冠状病毒的基因组结构将其 这两种状态，且开放状态是 SARS⁃CoV⁃2 与宿主细
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分成4个属：α属转录调控序列（transcription regulat⁃ 胞膜融合的前提 。S 蛋白在功能上分为 S1、S2 两
ing sequences，TRS）均为 CUAAAC，具有2个蛋白酶位 个亚基：S1 亚基参与受体识别，S2 亚基促进膜融合
点；β属Ａ群TRS为 CUAAAC，而其他群为ACGAAC 并将S蛋白锚定在宿主细胞膜上（图2B）。β冠状病
和非结构蛋白3（non⁃structural protein 3，NSP3），但β 毒 S 蛋白的 S1 亚基呈现多域结构，分布在 A~D 4 个
属只有1个蛋白酶位点；γ属TRS为CUUAACAA，都 不同的结构域中，其中域 A 和 B 可充当受体结合
缺少NSP7；δ属是已知最小基因组，其结构类似其他 域。域A的核心结构呈半乳糖凝集素样的β夹心折
病毒。21 世纪以来，造成重症急性呼吸综合征（se⁃ 叠，域 B 则呈反向平行的β折叠，域 B 在病毒膜远端
vere acute respiratory syndrome，SARS）的SARS⁃CoV、 有 1 个延伸环，该环在β冠状病毒属的不同种类间，
中东呼吸综合征（middle east respiratory syndrome， 其大小与结构存在很大不同，因此也称为高变区
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MERS）的 MERS⁃CoV 及 SARS⁃CoV⁃2 病毒均属于β （hypervariable region，HVR） 。S1 的 C⁃末端结构
属。研究发现，同属于冠状病毒的 SARS⁃CoV⁃2 与 域 C 和 D 由初级蛋白序列的非连续部分构成，并直
SARS⁃CoV 具有很高的序列同源性（约 79.5％） 。 接与 S2 亚基的茎核心相连形成β折叠结构，而整个
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SARS⁃CoV⁃2 的基因组编码 pp1ab（从 ORF 1ab 进行 S1 结构域则通过覆盖在 S2 表面的环相互连接 。
翻译），4 个结构蛋白（S、E、M 和 N）和 6 个辅助蛋白 S1亚基在冠状病毒不同属间的序列长度差异很大，
（3a、6、7a、7b、8 和 10），与 SARS⁃CoV 和 MERS⁃CoV 表明不同冠状病毒属 S 蛋白结构不同，S2 亚基则高

A
S蛋白RBD关闭状态 S蛋白RBD开放状态
S1

S2

B
NTD RBD FP HR1 HR2 TM CT
1 13 305 319 541 788 806 912 984 1 163 1 213 1 237 1 273
A：SARS⁃CoV⁃2S 蛋白的关闭和开放状态；B：SARS⁃CoV⁃2 刺突蛋白一级结构示意图。NTD：N 端结构域；RBD：受体结合域；FP：融合肽；
HR1：七肽重复区1；HR2：七肽重复区2；TM：跨膜域；CT：胞质尾。
图2 SARS⁃CoV⁃2S蛋白的结构分析
Figure 2 Structural analysis of S protein of SARS⁃CoV⁃2