應(yīng)用案例（質(zhì)量光度計）：質(zhì)量光度計在SARS-CoV-2方面的應(yīng)用 

Mass Photometry on SARS-CoV-2           

翻譯整理：北京佰司特科技有限責(zé)任公司

質(zhì)量光度法定量了溶液中生物分子的質(zhì)量分布。它在分析低聚態(tài)和定量蛋白-蛋白相互作用方面的用途被用于研究突發(fā)性SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白及其與ACE2受體的相互作用，這被認(rèn)為是病毒進入人類細(xì)胞的主要途徑。

當(dāng)前SARS-CoV-2大流行的出現(xiàn)引發(fā)了大量與冠狀病毒進入宿主細(xì)胞機制有關(guān)的功能和結(jié)構(gòu)研究。刺突糖蛋白通過與人血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)緊密相互作用，形成從病毒表面突出的同源三聚體，作為刺突蛋白的功能受體。該蛋白隨后被宿主蛋白酶裂解，從而通過廣泛的不可逆構(gòu)象變化激活該蛋白進行膜融合。

在這里，我們提出了一種基于質(zhì)量光度法的分析方法，可以了解穗狀糖蛋白的寡聚態(tài)、與ACE2的相互作用以及直接與ACE2作用的受體結(jié)合域(RBD)的構(gòu)象狀態(tài)的一些關(guān)鍵方面。這些rbd可以是“向上"構(gòu)象，可以與ACE2相互作用，也可以是“向下"構(gòu)象，不可能相互作用(圖1)。

我們可以證明重組產(chǎn)生SARS-CoV-2飆升ectodomain形式定義良好的三聚物(圖2)。在挑戰(zhàn)ACE2,可以識別不同的人口相對應(yīng)綁定一個或多個副本ACE2每三聚物(圖2)這表明混合人口rbd的向上或向下的構(gòu)象,以及ACE2與刺突蛋白內(nèi)可接近的rbd的功能結(jié)合。

圖1：SARS-CoV2棘突外結(jié)構(gòu)域與ACE2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，其中一個RBD位于“上"位置，兩個RBD位于“下"位置。將SARS-CoV2 spike (6VSB)的低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)疊加到與SARS-CoV2 RBD (6M17)配合物中的ACE2晶體結(jié)構(gòu)上，建立了該模型。ACE2顯示為綠色。三聚體棘突蛋白顯示為具有結(jié)合能力的構(gòu)象的RBD為粉紅色，n端結(jié)構(gòu)域(NTD)為紫色，RBD為藍(lán)色。其他單體顯示為淺灰色和深灰色。

圖2：SARS-CoV-2棘突外域及其與ACE2相互作用的質(zhì)譜特征。重組SARS-CoV-2棘突外結(jié)構(gòu)域的質(zhì)量直方圖(上面板)，也顯示該蛋白三聚體形式的低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)的頂視圖。ACE2質(zhì)量直方圖(下圖)。該插圖顯示，SARS-CoV-2棘突外結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合多個ACE2副本，表明在一個三聚體中，幾個rbd可以處于能夠勝任結(jié)合的位置。

當(dāng)前SARS-CoV-2大流行的出現(xiàn)引發(fā)了大量與冠狀病毒進入宿主細(xì)胞機制有關(guān)的功能和結(jié)構(gòu)研究。刺突糖蛋白通過與人血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)緊密相互作用，形成從病毒表面突出的同源三聚體，作為刺突蛋白的功能受體。該蛋白隨后被宿主蛋白酶裂解，從而通過廣泛的不可逆構(gòu)象變化激活該蛋白進行膜融合。

在這里，我們提出了一種基于質(zhì)量光度法的分析方法，可以了解穗狀糖蛋白的寡聚態(tài)、與ACE2的相互作用以及直接與ACE2作用的受體結(jié)合域(RBD)的構(gòu)象狀態(tài)的一些關(guān)鍵方面。這些rbd可以是“向上"構(gòu)象，可以與ACE2相互作用，也可以是“向下"構(gòu)象，不可能相互作用(圖1)。

我們可以證明重組產(chǎn)生SARS-CoV-2飆升ectodomain形式定義良好的三聚物(圖2)。在挑戰(zhàn)ACE2,可以識別不同的人口相對應(yīng)綁定一個或多個副本ACE2每三聚物(圖2)這表明混合人口rbd的向上或向下的構(gòu)象,以及ACE2與刺突蛋白內(nèi)可接近的rbd的功能結(jié)合。

在這里，我們介紹了使用質(zhì)量光度法研究SARS-CoV-2刺突蛋白結(jié)合ACE2受體的機制。我們可以進一步擴展這項實驗，以監(jiān)測抗體如何與刺突蛋白三聚體結(jié)合，并最終破壞與ACE2的相互作用。

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