Quina és la causa de la pandèmia d'Omicron?
Mar 23, 2022
Fons
Descobriment i desenvolupament d'Omicron
El 26 de novembre de 2021, l'OMS va classificar la nova variant de la soca de coronavirus B.1.1.529 trobada a Sud-àfrica com la cinquena "variant de preocupació" (VOC) i li va anomenar així.Omicron. Van aparèixer 35 mutacions sorprenents a la proteïna Spike d'aquesta soca mutant, especialment 15 mutacions a la regió RBD, que té un paper important en el procés de reconeixement del virus de les cèl·lules hostes, despertant l'atenció de científics de tot el món. Posteriorment,Omicronva substituir ràpidament Delta com a soca principal a molts països en només 2 mesos, mostrant una forta capacitat de propagació. A més, els estudis han demostrat que les persones que estan infectades de manera natural o vacunades encara estaran infectadesOmicron, i els títols d'anticossos neutralitzants contra Omicron en mostres de sèrum de les poblacions esmentades anteriorment han disminuït significativament, cosa que indica que la soca mutant té una fortaimmunecapacitat d'evasió.
Contacte:joanna.jia@wecistanche.com
Tfent un toc
Moltes preguntes sobre Omicron
Quin és el mecanisme molecular pel qual la infectivitat iimmunel'evasió d'Omicron milloren significativament en comparació amb WT i altres COV?
Com funcionen les 35 mutacions en elOmicronLa proteïna de punta afecta el virus?
Com s'han de dissenyar vacunes i fàrmacs terapèutics segurs i efectius per a Omicron?
El 25 de gener, l'equip del professor Wang Xiangxi de l'Institut de Biofísica de l'Acadèmia Xinesa de Ciències va publicar un article de gran èxit titulat "Caracteritzacions estructurals i funcionals de l'infectivitat alterada iimmuneevasió de SARS-CoV-2 variant Omicron" a la revista Cell. L'antigen Omicron Spike Trimer i el complex mecanisme de Spike Trimer i el receptor ACE2 es van utilitzar per respondre a les preguntes anteriors mitjançant anàlisis estructurals i experiments bioquímics.
En aquest estudi, ACROBiosystems va proporcionar reactius de recerca importants i va fer contribucions importants en l'expressió d'antigens i l'anàlisi bioquímica. En l'experiment d'anàlisi de l'estructura de proteïnes Omicron Spike, el projecte va desenvolupar i utilitzar la proteïna Spike trimer (Cat.No.SPN-C52Hz) produïda per ACROBiosystems.
01. Trimer Omicron Spike estabilitat millorada
Els investigadors van expressar en primer lloc l'Omicron Spike Trimer en estat de prefusió recombinant in vitro i van analitzar l'estructura de Spike Trimer mitjançant microscòpia crioelectrònica a pH fisiològic normal de 7,5 i pH endosoma de 5,5 (figura 1). L'estructura mostra que la conformació espacial de la proteïna Omicron Spike en els dos entorns de pH és gairebé la mateixa, amb un RBD a la conformació "amunt" i dos RBD a la conformació "a baix", mentre que el Spike Trimer de WT i altres soques VOC. s'afegeix a l'anterior. En aquest estat espacial, també hi ha tres RBD en la conformació "avall".
En comparar les estructures de les dues proteïnes Spike mutants, Omicron i Delta, es va trobar que com que el lloc de mutació recentment sorgit a la proteïna Omicron Spike augmentava les interaccions hidròfiles i hidròfobes entre la conformació "amunt" RBD i la conformació "avall" RBD. , aquests dos Els RBD d'aquesta conformació estan més propers a l'espai i tenen una àrea d'interacció més gran, la qual cosa proporciona una explicació per a l'existència d'un sol estat d'estructura espacial de la proteïna Omicron Spike. A més, l'àrea d'interacció de les subunitats S1 i S2 de diferents monòmers a Omicron Spike Trimer és més gran, cosa que fa que l'estructura general de Spike Trimer sembli més "compacte" i es millora l'estabilitat de la proteïna. No només això, els resultats dels experiments bioquímics també van demostrar que l'estabilitat tèrmica de la proteïna Omicron Spike era superior a la de la proteïna WT i Delta Spike (figura 2).
L'augment de l'estabilitat de la proteïna Spike augmenta l'eficiència de reconeixement del receptor ACE2, però també redueix l'eficiència de la fusió posterior de l'embolcall viral amb la membrana de la cèl·lula hoste. Les proteïnes Spike de diferents soques es van tractar afegint tripsina i ACE2 in vitro, i la proporció de proteïnes Omicron Spike convertides de la conformació de Prefusió que reconeix el receptor ACE2 a la conformació de postfusió que media la fusió de la membrana es va observar mitjançant microscòpia electrònica de contrast, que va ser inferior a la de les proteïnes WT i Delta Spike. (imatge 3).
02. L'activitat de neutralització d'omicron disminueix per anticossos de classe 5
Segons informes anteriors de la literatura, una sèrie d'anticossos neutralitzants de COVID-19 comercialitzats aprovats per la FDA gairebé van perdre la seva activitat neutralitzant contra els mutants d'Omicron, com el REGN10933 i el REGN10987 de Regeneron; LY-CoV555 i LY-CoV016 d'Eli Lilly; AZD1061 i AZD8895 d'Aspen Likang. Mitjançant l'anàlisi estructural, es va trobar que la nova supressió o mutació d'aminoàcids a les regions NTD i RBD de la proteïna Omicron Spike va provocar grans canvis en l'epítop antigènic, donant lloc a la pèrdua de l'activitat neutralitzadora de molts anticossos neutralitzants contra Omicron, com ara S477N i T478K a RBD. , E484K, Q493R, G496S, Q498R, N501Y, Y505H, etc.
cistamche en immunitat
Estudis anteriors han classificat els anticossos neutralitzants en classes I-VI segons els diferents epítops d'unió a l'antigen del RBD mitjançant l'anàlisi de l'estructura dels complexos d'anticossos neutralitzants del SARS-CoV-2 i els antígens RBD que s'han resolt en el RBD. Base de dades PDB. En aquest estudi, es van provar un total de 18 anticossos d'aquestes 6 classes per determinar la seva capacitat per neutralitzar els pseudovirus WT i Omicron. Els resultats van mostrar que, tot i que l'activitat neutralitzadora dels anticossos de classe V era feble, no es va veure molt afectada per la mutació d'Omicron, mentre que les 5 classes d'anticossos restants tenien poc efecte sobre Omicron. La capacitat neutralitzadora deOmicronera significativament inferior a la de WT, la qual cosa també explicava per què l'activitat neutralitzadora dels anticossos neutralitzants comercials contra Omicron es reduïa molt (Fig. 4).
cistanche i tongkat alienimmunitat
Els investigadors també van analitzar la seqüència de proteïnes Spike dels -coronavirus que utilitzen ACE2 per reconèixer i infectar cèl·lules hostes i van trobar que 11 aminoàcids conservats estan implicats en la unió a ACE2, i aquests aminoàcids es poden dividir en grups I-IV. El grup I inclou 6 aminoàcids molt conservats G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; el grup II inclou 5 aminoàcids amb propietats similars Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L i Y505H, el grup III inclou 5 aminoàcids menys conservats G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D i G496/S, el grup IV inclou 5 aminoàcids molt variables K417/V/N/R/T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/ R/Y, Q498/Y/H/R i N501/Y/T/D/S (Figura 6). Entre ells, hi ha pocs aminoàcids al grup I-II, i s'especula que aquests dos grups d'aminoàcids poden tenir un paper important en el reconeixement de l'ACE2 i el manteniment de l'estabilitat conformacional de la proteïna Spike, mentre que els aminoàcids del grup III-IV tenen mutacions en VOC. Alguns anticossos neutralitzants reportats fins ara, com ara XGv47, A23-58.1 i S2K146, reconeixen els epítops d'aminoàcids del grup I-II, de manera que aquests anticossos neutralitzants poden competir amb ACE2 per unir-se a la proteïna Spike, i el Els epítops d'unió a l'antigen estan molt conservats, s'espera que es converteixin en una nova generació d'anticossos per al tractament i prevenció d'Omicron i potencials noves soques mutants de coronavirus.
03. Les regions conservades es poden utilitzar com a direcció de desenvolupament d'anticossos de nova generació
Els investigadors van utilitzar el mètode SPR per detectar l'afinitat de la proteïna Omicron RBD amb ACE2 i van trobar que el resultat era 2,8 vegades superior al de WT RBD. Analitzant l'estructura tridimensional d'Omicron Spike Trimer i ACE2, es troba que hi ha dos RBD en la conformació "amunt" de la proteïna Omicron Spike que s'uneix a dos ACE2. Els aminoàcids d'Omicron formen una interacció, que pot augmentar l'afinitat de Spike amb ACE2, però la presència de mutacions K417N i E484 redueix la unió de Spike a ACE2, de manera que, en general, com altres soques mutants, la proteïna Spike d'Omicron té una afinitat més gran. per a ACE2 (figura 5).
Figura 5. Anàlisi estructural del complex entre la proteïna Omicron Spike i l'ACE2
Els investigadors també van analitzar la seqüència de proteïnes Spike dels -coronavirus que utilitzen ACE2 per reconèixer i infectar cèl·lules hostes i van trobar que 11 aminoàcids conservats estan implicats en la unió a ACE2, i aquests aminoàcids es poden dividir en grups I-IV. El grup I inclou 6 aminoàcids molt conservats G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; el grup II inclou 5 aminoàcids amb propietats similars Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L i Y505H, el grup III inclou 5 aminoàcids menys conservats G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D i G496/S, el grup IV inclou 5 aminoàcids molt variables K417/V/N/R/T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/ R/Y, Q498/Y/H/R i N501/Y/T/D/S (Figura 6). Entre ells, hi ha pocs aminoàcids al grup I-II, i s'especula que aquests dos grups d'aminoàcids poden tenir un paper important en el reconeixement de l'ACE2 i el manteniment de l'estabilitat conformacional de la proteïna Spike, mentre que els aminoàcids del grup III-IV tenen mutacions en VOC. Alguns anticossos neutralitzants reportats fins ara, com ara XGv47, A23-58.1 i S2K146, reconeixen els epítops d'aminoàcids del grup I-II, de manera que aquests anticossos neutralitzants poden competir amb ACE2 per unir-se a la proteïna Spike, i el Els epítops d'unió a l'antigen estan molt conservats, s'espera que es converteixin en una nova generació d'anticossos per al tractament i prevenció d'Omicron i potencials noves soques mutants de coronavirus.
Conclusió
En aquest estudi, es va utilitzar la microscòpia crioelectrònica per analitzar el mecanisme d'Omicron Spike Trimer i el complex entre Spike Trimer i ACE2, i es va explicar el mecanisme molecular de la infecciositat i la fugida immunitària millorades d'Omicron mitjançant anàlisis estructurals i experiments bioquímics. Els dos grups anteriors d'epítops d'unió a antigen altament conservats proporcionen una base teòrica per al disseny de vacunes d'ampli espectre i fàrmacs neutralitzants.
Des de l'esclat de COVID-19, ACROBiosystems ha seguit de prop el desenvolupament de l'epidèmia i ha proporcionat activament productes i serveis d'alta qualitat per a la majoria de grups de recerca científica i empreses d'R+D de vacunes i anticossos terapèutics. Després de l'aparició d'Omicron, només van trigar 10 dies a expressar i produir amb èxit una sèrie d'antígens necessaris per a la investigació rellevant.
En aquest estudi, ACROBiosystems va proporcionar reactius de recerca importants i va fer contribucions importants en l'expressió d'antigens i l'anàlisi bioquímica. En l'experiment d'anàlisi de l'estructura de la proteïna Omicron Spike, en el desenvolupament del projecte es va utilitzar la proteïna oficial Spike trimer (Cat.No. SPN-C52Hz) produïda per ACROBiosystems.
cistanche en vendaenimmunitat