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冠狀病毒的入侵是通過宿主細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），促進了病毒侵入機制中的病毒-宿主相互作用的理解，并系統(tǒng)評估了多個物種的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海科技大學[2]、美國華盛頓大學[3]和法國巴黎西岱大學[4]。
這三篇文章還有一個共同點：都不約而同地使用了賽多利斯Octet® 非標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. 引用文章二標題中列舉的技術(shù)路線
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表達純化各種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行分析（紅框為Octet® 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)，突變了參與復合物結(jié)合的氨基酸殘基位點后（比如RBD的E505、V509等，或TMPRSS2的Y469,R470D等），RBD/TMPRSS2的親和力降低，驗證了冷凍電鏡的結(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物種
?Octet® 良好的重復性?
文章二，三還列舉了大量的Octet® 重復數(shù)據(jù)：
圖6. 展示了文章三中多濃度分析物的三次Octet® 重復測試結(jié)果：可見，結(jié)合和解離實時曲線結(jié)果非常相近（如同復制粘貼一般）。
圖7. 展示了文章二中單濃度分析物的兩次Octet® 重復測試結(jié)果：可見，結(jié)合和解離實時曲線結(jié)果非常相近（同樣如同復制粘貼一般）。
?協(xié)同實驗?
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
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，主要是因為：
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非標記Direct Binding是趨勢，它的結(jié)果更準確
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快速測定親和力，更加定量化對互作進行表征
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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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測試時間短，一般10-20分鐘，更快拿到結(jié)果
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實驗形式多樣化：定性，兩者結(jié)合，協(xié)同/競爭實驗，垂釣
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寫入了美國藥典，文章>15000篇，認可度廣
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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® 分子互作具有高準確性和良好的重復性，功能全面、使用便捷、成本低，且市場認可度高，是妥妥的六邊形戰(zhàn)士！
-參考文獻-
[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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