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第41卷第7期                  林 欢，冯旰珠. 冠状病毒Spike蛋白及其针对性治疗研究进展［J］.
                  2021年7月                    南京医科大学学报（自然科学版），2021，41（07）：1095-1103                      ·1097 ·


                度保守，但它包含了促进病毒与宿主细胞融合的重                            宿主细胞融合都依赖于S2′或接近S2′的蛋白水解切
                要区域，包括融合肽（fusion peptide，FP）、2个七肽重                割来完成，且该过程实现主要取决于 S 蛋白与受体
                复区（HR1 和 HR2）以及跨膜结构域            ［10］ 。在预融合        结合后的构象变化         ［20］ 。冠状病毒S预融合构象分析
                状态下，HR1 区形成 4 个螺旋作为 S2 主干的一部                      表明，S1亚基重定位（或脱落）改变S2构象，S2′切割
                分，HR2区则无序，FP形成短螺旋和环，疏水性残基                         位点进入预融合 S 结构上的α⁃螺旋内，在此基础上
                埋在FP内部。位于HR1下游的长为75 Å的中心螺                         S2′位点的二级结构转化为可切割的柔性环。在S2′
                旋沿着S2三聚体的三重轴延伸，HR1基序本身沿S2                         位点蛋白水解切割激活后，融合肽与相邻S2螺旋之
                亚基折叠为4个单独的α螺旋，融合肽则形成1个短                           间的疏水相互作用受到干扰，这使得 4 个α⁃螺旋和
                螺旋，其保守的疏水残基与S2亚基其他部分掩埋在                           HR1 区的连接区域重新折叠成 1 个长三聚体螺旋，
                           ［11］
                1个边缘区域 。                                          该三聚体螺旋作为中央螺旋的 N 端延伸，将融合肽
                                                                  插入宿主细胞内吞区的膜中。接下来，由于 S2 重
                2  冠状病毒S蛋白入侵过程
                                                                  排，2个HR区域相互作用，形成1个反向平行、能量
                2.1  与受体结合                                        稳定的六螺旋束，使病毒和宿主脂质双分子层完成
                    对冠状病毒 S 蛋白的结构研究表明，其 N 端结                      融合 。
                                                                      ［21］
                构域（N⁃terminal region，NTR）及S1的C端结构域（C⁃
                                                                  3  针对S蛋白的抗体和疫苗
                terminal region，CTR）可与宿主受体结合，发挥 RBD
                作用  ［12］ 。SARS⁃CoV⁃2通过其S1亚基CTR结构域的                3.1 抗体
                RBD 识 别 宿 主 细 胞 ACE2 受 体 并 与 之 结 合        ［13］ 。      抗体介导的体液反应对于抗病毒感染至关重
                ACE2可在人类肺、心、肾、睾丸等组织器官表达，以                         要。中和抗体（neutralizing antibody，NAB），通过与
                鼻前庭、鼻咽部鳞状上皮、口腔黏膜、肺泡上皮细胞                           这些病毒颗粒的表面表位结合阻止病毒进入宿主
                及动静脉内皮细胞表达普遍，尤以肺泡Ⅱ型上皮细                            细胞，降低病毒的传染性           ［22］ 。NAB 通过 3 个主要途
                胞表达较强     ［14-15］ ；而脾脏、骨髓、淋巴结以及 Kupffer           径发挥保护效应：首先，NAB 通过与病毒颗粒的结
                细胞、淋巴细胞和巨噬细胞皆不表达 ACE2。尽管                          合阻止后者与靶细胞受体的结合；其次，通过抗体
                SARS⁃CoV⁃2与MERS⁃CoV RBD同源域的结构相似，                  介导的调理作用或补体激活效应使病毒裂解；第
                但SARS⁃CoV⁃2 RBD 所诱导的抗体与MERS⁃CoV 没                 三，NAB 还可对病毒感染提供特异性免疫防御                     ［23］ 。
                有交叉中和活性       ［16］ ；在与受体结合的过程中，MERS⁃              近年来开发了多种抗病毒NAB，其中部分已用于临
                CoV是通过RBD（CTR）区域识别受体的二肽基肽酶                        床，如单克隆抗体 4C2、Mersmab1、LCA60 等            ［24- 25］ 。
                4（DPP4）并与之结合，而 SARS⁃CoV⁃2 则是通过 S1                 冠状病毒S蛋白，尤其是S1亚基RBD是开发NAB最
                亚基 CTR 结构域 RBD 与 ACE2 的受体结合。所以，                   关注的靶点，NAB 可以通过与该靶点的结合阻断
                尽管SARS⁃CoV⁃2和MERS⁃CoV RBD 的同源域结构                  RBD与宿主细胞ACE2受体的相互作用                ［26］ 。研究显
                相似，但它们结合的受体结合基序（receptor binding                  示，中和抗体80R、CR3014、CR3022、M396均可阻断
                motif，RBM）区域不同，这就解释了它们识别不同受                       S1 的 RBD与ACE2结合，且80R和M396对冠状病毒
                        ［17］
                体的原因 。                                            的中和效应已在动物模型上得到证实（表1）                      。日
                                                                                                        ［27-33］
                2.2  S蛋白的蛋白水解切割和构象变化                              前，研究者从 59 例 COVID⁃19 康复期患者血浆中分
                    冠状病毒入侵宿主细胞的基本过程，包括 S 蛋                        离出中和抗体COVA1⁃18，以其干预SARS⁃CoV⁃2感
                白与受体结合及其水解，最终形成病毒⁃细胞融合。                           染的 hACE2 小鼠模型后发现，COVA1⁃18 能使模型
                它首先通过 S 蛋白 S1 亚基的 NTR 或 CTR（或两者）                  鼠肺中的 SARS⁃CoV⁃2 病毒载量显著减少，且这种
                与宿主受体相互作用完成病毒体附着，继而通过网                            干预效果在3种不同的临床前模型也得到验证，提示
                格蛋白或小窝蛋白依赖性途径经受体介导内吞后                             COVA1⁃18有望成为临床治疗的候选药物               ［34-35］ 。先前
                进入宿主细胞，而在内吞摄取前，S蛋白则被相应蛋                           有关埃博拉病毒和 SARS 抗体的研究表明，多种
                白酶水解    ［18］ 。S 蛋白水解切割点有 2 个，其一位于                 NAB 的混合治疗比单一表位抗体显示出更强的中
                S1和S2亚基之间的边界（S1 / S2切割位点），其二则                     和效果，即鸡尾酒抗体法对付 SARS⁃CoV⁃2 是值得
                位于第一融合肽的上游（S2′切割位点） 。尽管未                          尝试的一种策略        ［36］ 。新近报道，由两种非竞争性人
                                                   ［19］
                得到实验证实，但多数研究者认为，所有冠状病毒⁃                           体中和抗体 IgG1 组成的鸡尾酒 NAB REGN⁃COV2
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