我国学者在冠状病毒刺突蛋白早期融合中间态靶点发现和抗病毒药物设计方面取得进展

　　

图 新冠病毒刺突蛋白早期融合中间态靶点发现及抗病毒药物设计和验证示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：82394463、82425033、92469108）等资助下，复旦大学上海医学院陆路研究员联合孙蕾研究员、姜世勃教授团队在冠状病毒刺突蛋白早期融合中间态靶点发现和抗病毒药物设计方面取得进展。研究成果以“以ACE2受体的冠状病毒刺突蛋白早期融合中间态为抗病毒靶点（Early fusion intermediate of ACE2-using coronavirus spike acting as antiviral target）”为题，于2025年1月30日在线发表于《细胞》（Cell）杂志。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.012。

　　冠状病毒入侵细胞主要由病毒表面刺突（Spike，S）蛋白介导的膜融合来完成。发现S蛋白诱导膜融合各个阶段的蛋白互作及变构特征，对于理解冠状病毒的入侵机制，以及寻找抗冠状病毒药物设计的新靶点以应对当前流行或未来新发的冠状病毒传染病具有重要意义。冠状病毒S蛋白的融合前构象与受体相互作用，以及融合后构象（即六螺旋体，6HB）相对比较清晰。然而，刺突蛋白从融合前状态转变为融合后状态过程中的变构特征，特别是早期融合中间态构象由于其瞬间变构难以扑捉，仍主要处于猜想阶段。同时，对于该类中间态中所存在的抗病毒药物靶点也了解甚少。

　　研究团队利用分子生物学、病毒学等技术，以冠状病毒SARS-CoV-2为模式病毒，发现了其S蛋白存在一个能同时与ACE2蛋白结合（即S1亚单位的RBD区）及与EK1多肽结合（即S2亚单位的HR1区）的早期融合中间态构象。并进一步利用结构生物学技术，获得了一种高分辨率的新冠病毒S蛋白早期融合中间态构象（E-FIC）。在E-FIC中，S2亚基发生了构象转变，其中HR1三螺旋与含有S2’的中间环区IL770复合物结构弹出，而S1亚基组成环状结构结合在S2亚基的底部。基于上述中间态构象的特征，研究者发现了其中潜在的抗病毒靶点，并基于该靶点，设计了蛋白类病毒失活剂AL5E。经体内和体外病毒感染模型验证，研究者发现AL5E蛋白具有高效、广谱地使利用ACE2受体的冠状病毒快速失去感染力并抑制其感染（图）。

　　该研究揭示了冠状病毒S蛋白在膜融合早期经历的构象变化细节，并发现了潜在的药物靶点，为深入探索冠状病毒的膜融合机制及开发新型靶向性广谱抗病毒药物或疫苗提供了思路。