SARS-CoV-2刺突蛋白（S）是病毒体表面上存在的主要分子。这种大的糖蛋白以三聚体的形式聚集在包膜上，形成一个冠状结构，这个结构赋予了这个病毒家族的名字。棘突蛋白是一种多功能蛋白，有助于同宿主受体结合、细胞取向和发病机制。它通过将宿主受体结合到靶细胞上而发挥作用，，诱导病毒粒子内吞，然后催化宿主与病毒膜之间的融合，使病毒基因组渗透到宿主细胞质中。它也是宿主免疫系统的主要目标，为这种复杂的机制增加了选择性压力。 血管紧张素转换酶II（ACE2）是人类和蝙蝠中SARS的已知细胞受体，也被SARS-CoV-2所使用。我们认为SARS-CoV-2也可能在一个或多个宿主物种中使用整合素作为细胞受体，通过一个保守的RGD（403-405:Arg-Gly-Asp）基序与它们结合，该基序存在于迄今为止分析的所有SARS-CoV-2序列的刺突蛋白的受体结合域中。该基序是通过PROSITE扫描识别的，扫描中包含的基序具有很高的出现概率（PDOC00016）。它不存在于所有其他冠状病毒棘突蛋白（n = 30）和所有被检测的SARS序列（n = 155）中。RGD基序是结合整合素家族蛋白所需的最小肽序列，被许多人类病毒用作受体。RGD基序整合素结合对人偏肺病毒（HMPV）、2/5型腺病毒、人巨细胞病毒（HHV-5）、卡波西肉瘤相关病毒（HHV-8）、爱泼斯坦-巴尔病毒病毒（HHV-4）、轮状病毒（RV）和柯萨奇病毒A9至关重要。该基序的保守性及其在SARS-CoV-2突突蛋白的受体结合区中的定位表明整合素可能是该病毒的替代受体。这可能会扩大细胞向性，并可能影响病毒的致病性和传播。

 

图1.基于冷冻电子显微镜的SARS冠状病毒病毒颗粒示意图

图2. SARS-CoV-2 S蛋白的示意图，重点是受体结合结构域。用MAFFT比对12种β冠状病毒的序列。受体结合结构域和ACE2受体结合区域分别被染成蓝色和浅蓝色。SARS-CoV-2的RGD主题以彩色突出显示。 数字是指SARS-CoV-2刺突蛋白序列。

为了结合整合素，基序必须出现在蛋白质的表面。为了评估刺突蛋白中RGD基序的定位，我们从SWISS-model分析了其3D模型。该模型源自UniProt的SARS-CoV-2穗状糖蛋白序列（P0DTC2; SPIKE_WCPV）的同源性建模，该序列以SARS穗状糖蛋白3D结构（PDB 6ACD）为模板。RGD基序和其他已知的结合区域是用Jmol可视化的，Jmol是一个用于3D化学结构的开源Java查看器。

 

SARS-CoV-2棘突糖蛋白RGD位于受体结合域（氨基酸319～541）的亚域（氨基酸437～508）的边缘，该亚域与人ACE2的结合是特异性的。在未结合状态，即“向下”或类似蘑菇的构象中，SARS-CoV-2穗状糖蛋白RGD基序在两个二级结构（β链和α螺旋）之间定义了一个小环（仅限于基序） ，靠近穗状蛋白的表面。最近已经发现了与ACE2受体基序结合的SARS-CoV-2棘突蛋白的结构，ACE2结合引起三聚体受体结合区之一的构象变化。这采用了一个突出的“向上”构象，暴露了ACE2结合子结构域，以及包含RGD的区域。然而，很难从ACE2结合预测整合素结合的样子。它可能诱导受体结合结构域的构象发生变化，使RGD基序与整合素结合。

 

图3. A）和B）SWISSMODEL提供的SARS-CoV-2结构模型，并用Jmol进行可视化。

A）A） 模型的蘑菇状折叠是经典的没有配体结合的折叠。配体结合引起了一个剧烈的构象变化，导致其中一个三聚体结合区突出，进一步暴露了RGD环。受体结合结构域被涂成蓝色，在与受体ACE2结合的部分以浅蓝色为焦点。RGD图案是红色的。B）受体结合结构域的放大图。 甚至在没有配体的情况下，证明结合ACE2的区域以及RGD环也位于结构域的表面。与A.C）和D）SARS-CoV-2结构模型相同的颜色，由SWISSMODEL提供ACE2结合的构象状态，并用Jmol可视化。C） 三聚体的受体结合区呈“向上”构象，显示RGD基序。与图2相同的颜色；ACE2未表示。 D）受体结合结构域的特写视图，突出了RGD基序在该结构域的最表面的位置。 与A中的颜色相同。

 

整合素是异二聚体细胞表面受体，在细胞粘附、细胞迁移和细胞信号传导过程中发挥作用。具有RGD基序的病毒蛋白通过结合整合素异二聚体，如αVβ1、αVβ3、αVβ5、αVβ6、αVβ8、α5β1、α8β1和αIIbβ3，激活涉及磷脂酰肌醇-3激酶（PI-3K）或丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）的转导途径，促进病毒进入宿主细胞并感染宿主细胞。血清型2和5的腺病毒和人偏肺病毒一样具有这种蛋白质。这种病毒在器官倾向性和症状方面最接近SARS-CoV-2，尽管它主要影响儿童。有趣的是，偏肺病毒蛋白F的RGD基序采用了类似于SARS-CoV-2的折叠，在两个二级结构之间插入了一个小环。鉴于这些明显的相似性，SARS-CoV-2获得整合素结合以促进病毒进入宿主细胞是可能的，但这需要实验证明。与整合素的结合可能对ACE2的结合起补充作用，如通过整合素的信号传导促进细胞内吞。或者，病毒可以通过与ACE2或整合素结合感染不同的靶细胞。目前很少有抗病毒分子药物能有效对抗SARS-CoV-2阻断整合素结合，这可能是一个有前途的研究途径。已知的整合素结合阻断剂包括用于治疗多发性硬化症/克罗恩氏病的那他珠单抗抗体（α4β1/β7整联蛋白拮抗剂），用于治疗急性冠状动脉综合征的小分子替罗非班（αIIbβ3抑制剂）以及αV-RGD结合整合素的抑制剂。尽管还没有阻止病毒-整合素结合的治疗方法，但抗整合素的药物疗法当然是可行的，这表明需要进一步的研究来中和这些病原体。

 

原文出自：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166354220300929