ARS樣冠狀病毒S蛋白免疫原性及細胞受體：探索病毒感染與免疫奧秘一、引言1.1研究背景ARS樣冠狀病毒作為冠狀病毒家族中的重要成員，對人類健康和公共衛(wèi)生安全構(gòu)成了嚴重威脅?；仡櫄v史，2003年爆發(fā)的嚴重急性呼吸綜合征（SARS）疫情，其病原體正是SARS冠狀病毒，在全球范圍內(nèi)迅速傳播，造成了巨大的社會經(jīng)濟影響，感染者出現(xiàn)發(fā)熱、干咳、呼吸困難等癥狀，重癥患者可發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征，甚至導(dǎo)致死亡。此外，中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）也引發(fā)過多次疫情，給相關(guān)地區(qū)帶來了沉重的醫(yī)療負擔(dān)和社會恐慌。ARS樣冠狀病毒具有高傳染性和致病性，其傳播途徑多樣，可通過飛沫傳播、接觸傳播等方式在人群中迅速擴散，人群普遍易感，嚴重影響了人們的正常生活和社會秩序。在ARS樣冠狀病毒的感染機制中，S蛋白扮演著至關(guān)重要的角色。S蛋白是冠狀病毒表面的一種糖蛋白，以三聚體的形式存在，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且獨特。從結(jié)構(gòu)上看，S蛋白由S1和S2兩個亞基組成，S1亞基包含受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD），負責(zé)識別并結(jié)合宿主細胞表面的受體，如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）等；S2亞基則主要負責(zé)介導(dǎo)病毒與宿主細胞膜的融合，促進病毒核酸進入宿主細胞內(nèi)，從而啟動病毒的感染過程。在SARS-CoV感染人體的過程中，S蛋白的RBD與ACE2受體特異性結(jié)合，隨后S2亞基發(fā)生構(gòu)象變化，促使病毒包膜與宿主細胞膜融合，使病毒得以入侵細胞。S蛋白在病毒的感染過程中起著“敲門磚”的關(guān)鍵作用，其結(jié)構(gòu)和功能的任何變化都可能影響病毒的感染能力、傳播特性和致病性。鑒于S蛋白在ARS樣冠狀病毒感染中的關(guān)鍵作用，深入研究S蛋白的免疫原性和細胞受體具有極其重要的意義。研究S蛋白的免疫原性，有助于我們了解機體對ARS樣冠狀病毒的免疫應(yīng)答機制，為開發(fā)高效的疫苗和治療性抗體提供理論基礎(chǔ)。通過分析S蛋白免疫原性，我們可以確定其主要的抗原表位，從而設(shè)計出更具針對性的疫苗，激發(fā)機體產(chǎn)生強烈而持久的免疫反應(yīng)，有效預(yù)防病毒感染。對S蛋白免疫原性的研究還可以幫助我們評估疫苗的效果和安全性，為疫苗的優(yōu)化和改進提供依據(jù)。研究S蛋白的細胞受體，則能夠揭示病毒感染的分子機制，為研發(fā)抗病毒藥物提供潛在的靶點。明確病毒與細胞受體的相互作用方式，有助于開發(fā)出能夠阻斷病毒與受體結(jié)合的藥物，從而阻止病毒入侵細胞，達到治療和預(yù)防感染的目的。對細胞受體的研究還可以幫助我們了解病毒的宿主范圍和傳播途徑，為疫情的防控提供科學(xué)依據(jù)。1.2研究目的與意義本研究旨在深入剖析ARS樣冠狀病毒S蛋白的免疫原性和細胞受體，全面揭示其在病毒感染過程中的關(guān)鍵作用機制，為ARS樣冠狀病毒感染的防治提供堅實的理論基礎(chǔ)和有效的技術(shù)支撐。在理論層面，研究S蛋白的免疫原性，有助于深入了解機體對ARS樣冠狀病毒的免疫應(yīng)答機制。通過確定S蛋白的主要抗原表位，解析其與免疫系統(tǒng)相互作用的分子機制，我們可以從分子層面揭示機體如何識別和應(yīng)對病毒感染，進一步豐富和完善病毒免疫學(xué)理論體系。對S蛋白細胞受體的研究，能夠揭示病毒感染的分子機制，填補我們在病毒入侵細胞途徑和機制方面的知識空白，為深入理解ARS樣冠狀病毒的致病機理提供關(guān)鍵線索，為后續(xù)開展病毒感染相關(guān)的基礎(chǔ)研究奠定堅實基礎(chǔ)。從實際應(yīng)用角度來看，本研究成果具有重要的應(yīng)用價值。在疫苗研發(fā)方面，基于對S蛋白免疫原性的研究，我們可以設(shè)計出更具針對性和高效性的疫苗。通過優(yōu)化疫苗的抗原組成和結(jié)構(gòu)，提高疫苗激發(fā)機體免疫反應(yīng)的能力，從而有效預(yù)防ARS樣冠狀病毒的感染，為全球公共衛(wèi)生安全提供有力保障。在治療性抗體開發(fā)領(lǐng)域，明確S蛋白的免疫原性和抗原表位，有助于篩選和制備高親和力的治療性抗體，為ARS樣冠狀病毒感染患者提供有效的治療手段，減輕患者的痛苦，降低死亡率。對S蛋白細胞受體的研究，為研發(fā)抗病毒藥物提供了潛在的靶點。通過開發(fā)能夠阻斷病毒與受體結(jié)合的藥物，有望實現(xiàn)對ARS樣冠狀病毒感染的有效治療和預(yù)防，為臨床治療提供新的策略和方法。二、ARS樣冠狀病毒概述2.1ARS樣冠狀病毒的特征ARS樣冠狀病毒在形態(tài)上呈現(xiàn)出獨特的特征，其病毒粒子多呈圓形，具備囊膜結(jié)構(gòu)，囊膜外周環(huán)繞著冠狀排列的纖突，這些纖突使得病毒整體外觀形似日冕，故而得名冠狀病毒。從大小來看，ARS樣冠狀病毒直徑通常在80-120nm之間，在電子顯微鏡下，能夠清晰地觀察到其在細胞漿中的分布情況，多呈圓形的病毒顆粒主要分布于胞漿的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池、胞漿空泡內(nèi)以及細胞外，并且常常聚集成堆存在。在結(jié)構(gòu)組成方面，ARS樣冠狀病毒是有包膜的單股正鏈RNA病毒，其基因組相對較大，是目前已知最大的RNA病毒之一。病毒的包膜上存在著多種重要的蛋白，其中刺突蛋白（S蛋白）以三聚體的形式突出于病毒表面，是病毒的主要抗原成分，在病毒與受體結(jié)合的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時還與病毒引發(fā)的細胞融合現(xiàn)象密切相關(guān)。S蛋白由S1和S2兩個亞基構(gòu)成，S1亞基包含受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD），負責(zé)精準(zhǔn)識別并緊密結(jié)合宿主細胞表面的受體，如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）等；S2亞基則主要介導(dǎo)病毒與宿主細胞膜的融合過程，促使病毒核酸順利進入宿主細胞內(nèi)部，從而開啟病毒的感染進程。除S蛋白外，病毒包膜上還存在膜蛋白（M蛋白），它參與了病毒的出芽和包膜形成過程，對病毒的組裝和釋放起著重要作用；核衣殼蛋白（N蛋白）是一種磷酸蛋白，雖然其具體功能尚未完全明確，但推測可能參與病毒核酸的合成，在病毒的生命周期中具有不可或缺的地位。ARS樣冠狀病毒的基因特征也十分顯著，其基因組包含多個開放閱讀框，分別編碼不同的病毒蛋白，這些蛋白在病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、組裝以及感染宿主細胞等過程中各自承擔(dān)著獨特的功能。通過對ARS樣冠狀病毒基因序列的分析發(fā)現(xiàn)，其與其他冠狀病毒在基因組成和排列順序上存在一定的相似性，但同時也具備一些獨特的基因片段，這些獨特的基因序列可能決定了ARS樣冠狀病毒特有的生物學(xué)特性和致病性。在分類地位上，ARS樣冠狀病毒隸屬于冠狀病毒科，屬于β屬冠狀病毒。冠狀病毒科分為α、β、γ、δ四個屬，ARS樣冠狀病毒與同屬β屬的SARS冠狀病毒、中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）具有較為密切的親緣關(guān)系，但在基因序列和生物學(xué)特性上又存在明顯的差異。與SARS冠狀病毒相比，ARS樣冠狀病毒在S蛋白的氨基酸序列上存在一定的變異，這些變異可能影響其與宿主細胞受體的結(jié)合能力以及病毒的傳播特性；與MERS-CoV相比，ARS樣冠狀病毒的宿主范圍、致病機制等方面也有所不同。ARS樣冠狀病毒獨特的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、基因特征和分類地位，使其在冠狀病毒家族中占據(jù)著特殊的位置，也為深入研究其感染機制、免疫原性以及防控策略提供了重要的基礎(chǔ)。2.2ARS樣冠狀病毒的傳播與致病機制ARS樣冠狀病毒的傳播途徑主要包括飛沫傳播、接觸傳播和氣溶膠傳播。在飛沫傳播方面，當(dāng)感染者咳嗽、打噴嚏或說話時，會產(chǎn)生含有病毒的飛沫，這些飛沫通常粒徑較大，一般在1-5μm之間，能夠在空氣中短距離傳播。健康人如果近距離接觸感染者，吸入這些帶有病毒的飛沫，就有可能被感染。在SARS疫情期間，許多醫(yī)護人員在未采取有效防護措施的情況下，近距離接觸患者，從而被感染，這充分說明了飛沫傳播的危險性。接觸傳播也是ARS樣冠狀病毒的重要傳播方式之一，可分為直接接觸傳播和間接接觸傳播。直接接觸傳播是指健康人與感染者的皮膚、黏膜等直接接觸，導(dǎo)致病毒傳播。間接接觸傳播則是指健康人接觸了被病毒污染的物品，如門把手、電梯按鈕、餐具等，之后再觸摸自己的口鼻眼等部位，使病毒進入體內(nèi)。在一些公共場所，由于人員頻繁接觸公共物品，如果這些物品被病毒污染后未及時消毒，就很容易造成間接接觸傳播。氣溶膠傳播是指病毒以氣溶膠的形式在空氣中長時間懸浮，健康人吸入后可能感染。氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)，其粒徑通常在0.01-10μm之間。在相對封閉、通風(fēng)不良的環(huán)境中，如醫(yī)院病房、電梯、電影院等，病毒更容易形成氣溶膠并傳播。研究表明，在某些特殊情況下，如進行氣管插管、心肺復(fù)蘇等醫(yī)療操作時，會產(chǎn)生大量的氣溶膠，增加了醫(yī)護人員和周圍人員感染的風(fēng)險。ARS樣冠狀病毒的致病機制較為復(fù)雜，涉及多個環(huán)節(jié)。病毒通過其表面的S蛋白與宿主細胞表面的受體結(jié)合，這是病毒感染的關(guān)鍵起始步驟。對于ARS樣冠狀病毒來說，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）是其主要的細胞受體。S蛋白的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）能夠與ACE2特異性結(jié)合，這種結(jié)合具有高度的親和力和特異性。研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV的S蛋白RBD與ACE2的結(jié)合親和力是決定病毒感染能力的重要因素之一。當(dāng)S蛋白與ACE2結(jié)合后，病毒包膜與宿主細胞膜發(fā)生融合，病毒核酸進入宿主細胞內(nèi)。這一融合過程是由S蛋白的S2亞基介導(dǎo)的，S2亞基在結(jié)合后發(fā)生一系列的構(gòu)象變化，促使病毒包膜與細胞膜融合，形成融合孔，從而使病毒核酸得以進入細胞。進入細胞后，病毒利用宿主細胞的物質(zhì)和能量進行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，合成新的病毒RNA和蛋白質(zhì)。病毒RNA在宿主細胞內(nèi)的復(fù)制過程涉及多個病毒蛋白和宿主細胞因子的參與，這些蛋白和因子相互作用，形成復(fù)雜的復(fù)制轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，完成病毒核酸的合成。新合成的病毒RNA和蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)組裝成新的病毒粒子，然后通過出芽的方式釋放到細胞外，繼續(xù)感染其他細胞。在病毒感染過程中，ARS樣冠狀病毒會引發(fā)宿主的免疫反應(yīng)。機體的固有免疫系統(tǒng)首先被激活，巨噬細胞、樹突狀細胞等免疫細胞能夠識別病毒的病原體相關(guān)分子模式（PAMPs），如病毒RNA等，從而啟動固有免疫應(yīng)答。巨噬細胞會分泌多種細胞因子和趨化因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）等，這些因子能夠招募和激活其他免疫細胞，增強機體的免疫防御能力。然而，在某些情況下，過度激活的免疫反應(yīng)也會導(dǎo)致炎癥風(fēng)暴的發(fā)生，大量的細胞因子釋放，引起全身炎癥反應(yīng)，對機體造成嚴重的損傷。在SARS和COVID-19患者中，都觀察到了炎癥風(fēng)暴的現(xiàn)象，表現(xiàn)為高熱、呼吸衰竭、多器官功能障礙等嚴重癥狀，這也是導(dǎo)致患者死亡的重要原因之一。隨后，適應(yīng)性免疫系統(tǒng)被激活，B淋巴細胞產(chǎn)生特異性抗體，能夠識別并結(jié)合病毒表面的抗原，中和病毒的感染性。T淋巴細胞則能夠識別被病毒感染的細胞，通過細胞毒性作用清除感染細胞。在SARS-CoV感染后，患者體內(nèi)會產(chǎn)生針對S蛋白等病毒抗原的特異性抗體，這些抗體在一定程度上能夠幫助機體清除病毒。然而，ARS樣冠狀病毒可能會通過一些機制逃避免疫系統(tǒng)的攻擊，如抗原變異、免疫逃逸等，從而增加了疾病的治療難度和防控挑戰(zhàn)。2.3研究現(xiàn)狀與進展ARS樣冠狀病毒的研究歷史可追溯至2003年SARS疫情的爆發(fā)，當(dāng)時全球科研人員迅速投入到對SARS冠狀病毒的研究中，旨在揭示其病原學(xué)特征、傳播機制和致病機理。2003年4月16日，世界衛(wèi)生組織（WHO）宣布，經(jīng)10個國家13個實驗室的通力合作，發(fā)現(xiàn)一種從未在人體內(nèi)見過的SARS冠狀病毒（SARS-CoV），這標(biāo)志著ARS樣冠狀病毒研究的正式開端。此后，對SARS-CoV的研究不斷深入，包括病毒的基因測序、結(jié)構(gòu)解析、感染機制等方面。研究人員通過對SARS-CoV的基因序列分析，發(fā)現(xiàn)其基因組約為30kb，包含多個開放閱讀框，編碼多種病毒蛋白，為后續(xù)研究病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和感染過程提供了重要基礎(chǔ)。在SARS疫情之后，中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）于2012年在中東地區(qū)被發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了新一輪對ARS樣冠狀病毒的研究熱潮。MERS-CoV的出現(xiàn)，使得科研人員更加關(guān)注ARS樣冠狀病毒的多樣性和潛在威脅，進一步推動了對這類病毒的研究進展。對MERS-CoV的研究表明，其與SARS-CoV在基因序列和生物學(xué)特性上存在差異，MERS-CoV主要通過駱駝傳播給人類，其受體為二肽基肽酶4（DPP4），這與SARS-CoV利用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）作為受體有所不同。近年來，隨著新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引發(fā)的全球大流行，ARS樣冠狀病毒的研究再次成為焦點。自2019年底SARS-CoV-2被發(fā)現(xiàn)以來，全球科研人員在短時間內(nèi)對其進行了廣泛而深入的研究。通過對SARS-CoV-2的全基因組測序和分析，發(fā)現(xiàn)其與SARS-CoV在基因序列上具有一定的相似性，但也存在一些關(guān)鍵的變異位點。研究還揭示了SARS-CoV-2的傳播途徑、致病機制以及與宿主細胞的相互作用方式。SARS-CoV-2主要通過飛沫傳播、接觸傳播和氣溶膠傳播等方式在人群中傳播，其S蛋白與ACE2受體的結(jié)合親和力較高，從而更容易感染人體細胞。在S蛋白免疫原性方面，國內(nèi)外研究取得了一系列重要成果。研究表明，S蛋白是ARS樣冠狀病毒的主要免疫原，能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體和細胞免疫反應(yīng)。通過對SARS-CoV和SARS-CoV-2的S蛋白進行結(jié)構(gòu)解析和免疫原性分析，發(fā)現(xiàn)S蛋白的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）是誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生的關(guān)鍵區(qū)域。針對SARS-CoV-2的研究發(fā)現(xiàn)，RBD上的某些氨基酸突變能夠影響其與ACE2受體的結(jié)合能力，進而影響病毒的感染性和免疫原性。一些研究還探索了利用S蛋白作為抗原開發(fā)疫苗的可行性，目前已有多種基于S蛋白的新冠疫苗成功研發(fā)并投入使用。然而，當(dāng)前S蛋白免疫原性的研究仍存在一些不足。對S蛋白免疫原性的評估方法尚不完善，不同研究之間的結(jié)果存在一定的差異，這給疫苗的研發(fā)和評價帶來了挑戰(zhàn)。S蛋白在不同ARS樣冠狀病毒中的變異情況較為復(fù)雜，其免疫原性的變化規(guī)律尚未完全明確，需要進一步深入研究。在S蛋白細胞受體方面，目前已明確ACE2是SARS-CoV和SARS-CoV-2的主要細胞受體。研究表明，S蛋白的RBD能夠與ACE2特異性結(jié)合，從而介導(dǎo)病毒進入宿主細胞。通過對SARS-CoV和SARS-CoV-2的S蛋白與ACE2相互作用的結(jié)構(gòu)和功能研究，揭示了兩者之間的結(jié)合模式和關(guān)鍵氨基酸殘基。SARS-CoV-2的S蛋白與ACE2的結(jié)合親和力比SARS-CoV更高，這可能是其傳染性更強的原因之一。除ACE2外，一些研究還發(fā)現(xiàn)其他分子可能作為ARS樣冠狀病毒的輔助受體或參與病毒感染過程，DC-SIGN、neuropilin-1等，但這些分子在病毒感染中的具體作用機制仍有待進一步闡明。目前對S蛋白細胞受體的研究也存在一些局限性。對于一些新型ARS樣冠狀病毒，其細胞受體尚未明確，這限制了對其感染機制的深入了解。雖然已知ACE2是主要受體，但在不同宿主和組織中的表達差異以及其與病毒結(jié)合的動態(tài)過程等方面的研究還不夠深入。三、ARS樣冠狀病毒S蛋白結(jié)構(gòu)與功能3.1S蛋白的結(jié)構(gòu)解析ARS樣冠狀病毒的S蛋白是一種極為關(guān)鍵的糖蛋白，在病毒的感染過程中扮演著核心角色。從分子組成來看，S蛋白通常由約1200-1400個氨基酸構(gòu)成，分子量約為180-220kDa。它以三聚體的形式存在于病毒表面，每個三聚體由三個相同的單體組成，每個單體又進一步分為S1和S2兩個亞基。S1亞基主要負責(zé)與宿主細胞表面的受體結(jié)合，是病毒識別宿主細胞的關(guān)鍵部位。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含多個結(jié)構(gòu)域，其中受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）是最為關(guān)鍵的部分。RBD的氨基酸序列和三維結(jié)構(gòu)在不同的ARS樣冠狀病毒中存在一定的差異，這些差異決定了病毒對不同宿主細胞受體的識別能力和結(jié)合親和力。在SARS-CoV中，RBD能夠特異性地與人類血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）受體結(jié)合，其結(jié)合親和力主要取決于RBD上的一些關(guān)鍵氨基酸殘基，如479位的酪氨酸（Tyr479）和487位的苯丙氨酸（Phe487）等。而在SARS-CoV-2中，盡管RBD與ACE2的結(jié)合總體模式與SARS-CoV相似，但也存在一些關(guān)鍵的氨基酸突變，N501Y突變，使得SARS-CoV-2的RBD與ACE2的結(jié)合親和力顯著提高，這可能是其傳染性增強的重要原因之一。S2亞基則主要負責(zé)介導(dǎo)病毒與宿主細胞膜的融合過程，促使病毒核酸進入宿主細胞內(nèi)。它包含多個重要的結(jié)構(gòu)域，融合肽（FP）、七肽重復(fù)序列1（HR1）、七肽重復(fù)序列2（HR2）和跨膜結(jié)構(gòu)域（TM）等。在病毒感染過程中，當(dāng)S1亞基與宿主細胞受體結(jié)合后，會引發(fā)S蛋白的構(gòu)象變化，使得S2亞基的FP暴露。FP能夠插入宿主細胞膜，從而拉近病毒膜與細胞膜的距離。隨后，HR1和HR2會相互作用，形成一個穩(wěn)定的六螺旋束結(jié)構(gòu)，進一步促進病毒膜與細胞膜的融合?？缒そY(jié)構(gòu)域則將S蛋白錨定在病毒包膜上，確保S蛋白在病毒表面的穩(wěn)定存在。從三維結(jié)構(gòu)上看，S蛋白呈現(xiàn)出獨特的形態(tài)。其整體結(jié)構(gòu)類似一個蘑菇狀，頭部由S1亞基組成，負責(zé)與受體結(jié)合；柄部由S2亞基組成，負責(zé)膜融合。在未與受體結(jié)合時，S蛋白的RBD處于一種“封閉”狀態(tài)，隱藏在三聚體內(nèi)部，不易被免疫系統(tǒng)識別。當(dāng)S蛋白與宿主細胞受體結(jié)合后，RBD會發(fā)生構(gòu)象變化，從“封閉”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_放”狀態(tài)，暴露出來與受體結(jié)合。這種構(gòu)象變化不僅有助于病毒與受體的結(jié)合，還會引發(fā)S2亞基的一系列構(gòu)象變化，最終導(dǎo)致病毒與細胞膜的融合。研究還發(fā)現(xiàn)，S蛋白在不同的pH值和溫度條件下，其結(jié)構(gòu)也會發(fā)生一定的變化，這些變化可能影響病毒的感染能力和穩(wěn)定性。在酸性條件下，S蛋白的構(gòu)象可能會更加有利于膜融合，從而增強病毒的感染能力。3.2S蛋白在病毒感染中的作用S蛋白在ARS樣冠狀病毒感染宿主細胞的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其主要功能是介導(dǎo)病毒與宿主細胞受體的特異性結(jié)合，并促進病毒包膜與宿主細胞膜的融合，從而使病毒得以進入宿主細胞，開啟感染進程。在病毒與宿主細胞的識別與結(jié)合階段，S蛋白的S1亞基起著關(guān)鍵作用。S1亞基中的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）能夠精準(zhǔn)地識別宿主細胞表面的特定受體。對于ARS樣冠狀病毒而言，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）是其主要的細胞受體。研究表明，SARS-CoV和SARS-CoV-2的S蛋白RBD與ACE2受體具有高度的親和力。通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)實驗手段，發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2的S蛋白RBD與ACE2結(jié)合時，兩者之間形成了多個氫鍵和疏水相互作用，這些相互作用使得它們的結(jié)合更加穩(wěn)定。具體來說，SARS-CoV-2的S蛋白RBD上的一些關(guān)鍵氨基酸殘基，如N501、Y453等，與ACE2上的相應(yīng)位點相互作用，從而實現(xiàn)了病毒與細胞的特異性結(jié)合。這種特異性結(jié)合決定了ARS樣冠狀病毒的宿主范圍和組織嗜性。由于ACE2在人體的肺部、心臟、腎臟、腸道等多個組織和器官中均有表達，因此ARS樣冠狀病毒可以感染這些組織的細胞，導(dǎo)致多器官的損傷。當(dāng)S蛋白的RBD與宿主細胞受體結(jié)合后，會引發(fā)S蛋白的構(gòu)象變化，進而觸發(fā)病毒與宿主細胞膜的融合過程，這一過程主要由S蛋白的S2亞基介導(dǎo)。在融合過程中，S2亞基會發(fā)生一系列復(fù)雜的構(gòu)象變化。S2亞基中的融合肽（FP）會暴露并插入宿主細胞膜，從而拉近病毒膜與細胞膜的距離。研究表明，F(xiàn)P具有較強的疏水性，能夠與細胞膜的脂質(zhì)雙分子層相互作用，插入其中。隨后，S2亞基中的七肽重復(fù)序列1（HR1）和七肽重復(fù)序列2（HR2）會相互作用，形成一個穩(wěn)定的六螺旋束結(jié)構(gòu)。這個六螺旋束結(jié)構(gòu)能夠進一步拉近病毒膜與細胞膜的距離，促進兩者的融合?？缒そY(jié)構(gòu)域（TM）則將S蛋白錨定在病毒包膜上，確保S蛋白在病毒表面的穩(wěn)定存在，同時也參與了膜融合的過程。通過冷凍電鏡技術(shù)對S蛋白在膜融合過程中的結(jié)構(gòu)變化進行研究，發(fā)現(xiàn)S蛋白從初始的三聚體結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿诤虾蟮慕Y(jié)構(gòu)，其中HR1和HR2形成的六螺旋束結(jié)構(gòu)是膜融合的關(guān)鍵中間體。除了介導(dǎo)病毒的入侵，S蛋白在病毒的傳播過程中也發(fā)揮著重要作用。病毒感染宿主細胞后，新合成的病毒粒子會通過出芽的方式從細胞中釋放出來，而S蛋白在這個過程中起到了關(guān)鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn)，S蛋白能夠與病毒的其他結(jié)構(gòu)蛋白相互作用，促進病毒粒子的組裝和釋放。S蛋白與膜蛋白（M蛋白）之間存在相互作用，這種相互作用有助于病毒粒子的包膜形成和出芽釋放。S蛋白還可能影響病毒在宿主體內(nèi)的傳播途徑和傳播效率。由于S蛋白能夠決定病毒與宿主細胞的結(jié)合能力，因此它也會影響病毒在宿主體內(nèi)的擴散和傳播。如果S蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致其與受體的結(jié)合能力增強或改變，可能會使病毒更容易在宿主體內(nèi)傳播，從而增加疫情的防控難度。3.3S蛋白的免疫原性基礎(chǔ)ARS樣冠狀病毒S蛋白具有良好的免疫原性，這是其能夠引發(fā)機體免疫反應(yīng)的重要基礎(chǔ)。從本質(zhì)上講，免疫原性是指抗原能夠刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答的能力。S蛋白之所以具備免疫原性，主要源于其獨特的結(jié)構(gòu)和組成。S蛋白是一種糖蛋白，其表面存在多個抗原決定簇，這些抗原決定簇是能夠被免疫系統(tǒng)識別的特定區(qū)域。由于S蛋白在病毒感染過程中直接暴露于病毒表面，與宿主免疫系統(tǒng)接觸的機會較多，因此更容易被免疫系統(tǒng)識別為外來抗原，從而激發(fā)免疫反應(yīng)。在S蛋白的結(jié)構(gòu)中，抗原決定簇主要分布在S1亞基的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）以及S2亞基的一些關(guān)鍵區(qū)域。RBD作為S蛋白與宿主細胞受體結(jié)合的關(guān)鍵部位，其氨基酸序列和三維結(jié)構(gòu)具有較高的變異性，這使得不同ARS樣冠狀病毒的RBD能夠呈現(xiàn)出獨特的抗原表位。在SARS-CoV和SARS-CoV-2中，雖然RBD總體結(jié)構(gòu)相似，但一些關(guān)鍵氨基酸的差異導(dǎo)致它們的抗原表位有所不同，從而影響了機體對病毒的免疫識別。S2亞基中的融合肽（FP）、七肽重復(fù)序列1（HR1）和七肽重復(fù)序列2（HR2）等區(qū)域也存在抗原決定簇。這些區(qū)域在病毒與宿主細胞膜融合過程中發(fā)揮重要作用，同時也能夠被免疫系統(tǒng)識別，引發(fā)免疫反應(yīng)。研究表明，針對S2亞基的某些抗原決定簇產(chǎn)生的抗體能夠抑制病毒與細胞膜的融合，從而中和病毒的感染性。S蛋白的免疫原性與病毒感染之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。當(dāng)機體感染ARS樣冠狀病毒時，S蛋白作為病毒的主要抗原，會被抗原呈遞細胞（APC）攝取、加工和處理。APC將S蛋白的抗原肽段呈遞給T淋巴細胞和B淋巴細胞，從而激活機體的特異性免疫應(yīng)答。在細胞免疫方面，T淋巴細胞被激活后，會分化為輔助性T細胞（Th）和細胞毒性T細胞（Tc）。Th細胞能夠分泌細胞因子，輔助B淋巴細胞產(chǎn)生抗體，并激活其他免疫細胞，增強免疫反應(yīng)。Tc細胞則能夠識別并殺傷被病毒感染的細胞，從而清除病毒感染灶。在體液免疫方面，B淋巴細胞受到抗原刺激后，會分化為漿細胞，產(chǎn)生特異性抗體。這些抗體能夠與S蛋白結(jié)合，中和病毒的感染性，阻止病毒進一步感染宿主細胞。針對S蛋白RBD的中和抗體能夠阻斷S蛋白與宿主細胞受體的結(jié)合，從而有效地抑制病毒的入侵。然而，ARS樣冠狀病毒也可能通過一些機制來逃避機體的免疫識別，降低S蛋白的免疫原性。病毒的抗原變異是一種常見的免疫逃逸機制。ARS樣冠狀病毒的基因組為單股正鏈RNA，其在復(fù)制過程中缺乏有效的校對機制，容易發(fā)生突變。S蛋白基因的突變可能導(dǎo)致其氨基酸序列發(fā)生改變，從而使抗原決定簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化，使免疫系統(tǒng)難以識別。SARS-CoV-2在傳播過程中出現(xiàn)了多個變異株，如Alpha、Beta、Gamma、Delta和Omicron等，這些變異株的S蛋白在關(guān)鍵位點發(fā)生了突變，導(dǎo)致其免疫原性和傳播特性發(fā)生改變。其中，Omicron變異株的S蛋白存在大量突變，使得其對一些已有的中和抗體產(chǎn)生了逃逸現(xiàn)象，增加了疫情防控的難度。病毒還可能通過下調(diào)宿主細胞表面MHC分子的表達，減少抗原呈遞，從而逃避T淋巴細胞的識別。ARS樣冠狀病毒感染宿主細胞后，可能會干擾宿主細胞的正常生理功能，影響MHC分子的合成和轉(zhuǎn)運，使病毒抗原無法有效地呈遞給T淋巴細胞。四、ARS樣冠狀病毒S蛋白免疫原性研究4.1免疫原性的概念與檢測方法免疫原性是指抗原能夠刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答，包括產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細胞的能力。它是抗原的重要特性之一，決定了抗原能否引發(fā)機體的免疫反應(yīng)。一種物質(zhì)要具有免疫原性，通常需要具備一定的條件?？乖仨毦哂挟愇镄裕纯乖c機體自身成分的差異程度。一般來說，異物性越強，免疫原性就越高。來自其他物種的蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)，由于其結(jié)構(gòu)與機體自身成分不同，更容易被免疫系統(tǒng)識別為外來物質(zhì)，從而激發(fā)免疫反應(yīng)?？乖€需要具備一定的分子量和化學(xué)復(fù)雜性。通常，分子量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的抗原具有更強的免疫原性。蛋白質(zhì)由于其氨基酸組成和排列的多樣性，往往具有較高的免疫原性。而一些小分子物質(zhì)，如某些藥物、激素等，本身可能不具有免疫原性，但與大分子載體結(jié)合后，可成為完全抗原，具備免疫原性。在研究ARS樣冠狀病毒S蛋白的免疫原性時，常用的檢測方法包括酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）、免疫熒光技術(shù)、免疫印跡技術(shù)等。ELISA是一種基于抗原抗體特異性結(jié)合的固相免疫測定技術(shù)，具有靈敏度高、特異性強、操作簡便等優(yōu)點，在免疫原性檢測中應(yīng)用廣泛。其基本原理是將抗原或抗體固定在固相載體表面，然后加入待檢測的樣品和酶標(biāo)記的抗體或抗原，經(jīng)過一系列的孵育和洗滌步驟后，加入底物顯色，通過檢測吸光度值來確定樣品中抗原或抗體的含量。在檢測S蛋白的免疫原性時，可以將S蛋白固定在酶標(biāo)板上，加入免疫動物后的血清樣品，再加入酶標(biāo)記的抗抗體，最后加入底物顯色，根據(jù)吸光度值判斷血清中是否含有針對S蛋白的特異性抗體以及抗體的含量。ELISA也存在一些局限性，如檢測結(jié)果可能受到非特異性結(jié)合、交叉反應(yīng)等因素的影響，導(dǎo)致假陽性或假陰性結(jié)果。在檢測過程中，如果血清樣品中存在其他雜質(zhì)或干擾物質(zhì)，可能會與固相載體或酶標(biāo)記物發(fā)生非特異性結(jié)合，從而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。免疫熒光技術(shù)是利用熒光物質(zhì)標(biāo)記的特異性抗體來檢測細胞內(nèi)或細胞表面抗原的方法。該技術(shù)具有高靈敏度、高特異性和定位準(zhǔn)確的特點，能夠直觀地觀察抗原在細胞內(nèi)的分布情況。在檢測S蛋白的免疫原性時，可以將表達S蛋白的細胞進行固定和通透處理，然后加入熒光標(biāo)記的抗S蛋白抗體，通過熒光顯微鏡觀察細胞表面或細胞內(nèi)是否出現(xiàn)熒光信號，以此來判斷S蛋白是否能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體。免疫熒光技術(shù)對于操作要求較高，需要具備專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)人員。熒光信號的強度和分布也可能受到多種因素的影響，如抗體的濃度、孵育時間、洗滌條件等，需要嚴格控制實驗條件以確保結(jié)果的可靠性。免疫印跡技術(shù)，也稱為Westernblot，是一種用于檢測蛋白質(zhì)的常用方法。它可以檢測細胞或組織提取物中特定抗原的存在和分布，能夠提供蛋白質(zhì)的分子量、表達水平以及與其他分子相互作用的信息。在檢測S蛋白的免疫原性時，首先將表達S蛋白的細胞裂解，提取總蛋白，然后通過聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）將蛋白質(zhì)按分子量大小分離，再將分離后的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到固相膜上，如硝酸纖維素膜或聚偏二氟乙烯膜。接著，用封閉液封閉膜上的非特異性結(jié)合位點，加入免疫動物后的血清樣品，使血清中的特異性抗體與膜上的S蛋白結(jié)合，再加入酶標(biāo)記的抗抗體，最后通過底物顯色或化學(xué)發(fā)光檢測S蛋白的條帶。免疫印跡技術(shù)對于低豐度的抗原可能不夠敏感，檢測過程相對復(fù)雜，需要一定的實驗技能和經(jīng)驗。如果S蛋白在細胞中的表達量較低，可能無法在免疫印跡中檢測到明顯的條帶。4.2S蛋白免疫原性的實驗研究4.2.1實驗設(shè)計與方法為了深入探究ARS樣冠狀病毒S蛋白的免疫原性，本研究首先通過基因工程技術(shù)獲取S蛋白。從ARS樣冠狀病毒的基因組中擴增出S蛋白的編碼基因，將其克隆到合適的表達載體中，如pET系列載體。隨后，將重組表達載體轉(zhuǎn)化到大腸桿菌BL21（DE3）感受態(tài)細胞中，通過異丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）誘導(dǎo)表達。誘導(dǎo)表達后，收集菌體，采用超聲破碎的方法裂解細胞，然后通過親和層析、離子交換層析等技術(shù)對S蛋白進行純化。利用鎳柱親和層析可以特異性地結(jié)合帶有組氨酸標(biāo)簽的S蛋白，通過洗脫可以獲得高純度的S蛋白。在免疫動物模型的選擇和構(gòu)建方面，選用6-8周齡的雌性BALB/c小鼠作為免疫對象。BALB/c小鼠是常用的實驗動物，其免疫系統(tǒng)較為健全，對多種抗原能夠產(chǎn)生良好的免疫應(yīng)答，且遺傳背景清晰，個體差異較小，有利于實驗結(jié)果的穩(wěn)定性和重復(fù)性。將純化后的S蛋白與弗氏完全佐劑按照1:1的比例混合，充分乳化后，通過皮下多點注射的方式對小鼠進行初次免疫，每只小鼠的免疫劑量為50μg。弗氏完全佐劑能夠增強抗原的免疫原性，刺激機體產(chǎn)生更強的免疫反應(yīng)。在初次免疫后的第14天和第28天，分別用S蛋白與弗氏不完全佐劑混合乳化后的抗原對小鼠進行加強免疫，免疫劑量和注射方式同初次免疫。弗氏不完全佐劑可以在后續(xù)的免疫過程中持續(xù)刺激免疫系統(tǒng)，維持免疫反應(yīng)。在檢測免疫原性的具體實驗步驟中，分別在初次免疫前、每次加強免疫后7天采集小鼠的血液樣本，分離血清，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）檢測血清中針對S蛋白的特異性抗體水平。將純化的S蛋白包被在96孔酶標(biāo)板上，4℃過夜。包被后，用5%的脫脂奶粉溶液封閉酶標(biāo)板，37℃孵育1小時，以減少非特異性結(jié)合。封閉后，加入稀釋后的小鼠血清，37℃孵育1小時。接著，加入辣根過氧化物酶（HRP）標(biāo)記的羊抗鼠IgG抗體，37℃孵育1小時。最后，加入底物四甲基聯(lián)苯胺（TMB）顯色，在酶標(biāo)儀上測定450nm處的吸光度值（OD450）。OD450值越高，表明血清中特異性抗體的含量越高，即S蛋白的免疫原性越強。為了進一步分析S蛋白誘導(dǎo)的細胞免疫反應(yīng)，采用淋巴細胞增殖實驗檢測小鼠脾臟淋巴細胞的增殖情況。在最后一次加強免疫后7天，處死小鼠，取出脾臟，制備單細胞懸液。將單細胞懸液調(diào)整細胞濃度為1×10^6個/mL，加入到96孔細胞培養(yǎng)板中，每孔100μL。同時，設(shè)置實驗組和對照組，實驗組加入S蛋白刺激，對照組加入等體積的PBS。在37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72小時后，每孔加入10μL的CCK-8試劑，繼續(xù)培養(yǎng)4小時。然后，在酶標(biāo)儀上測定450nm處的吸光度值，計算淋巴細胞的增殖率。淋巴細胞增殖率越高，表明S蛋白誘導(dǎo)的細胞免疫反應(yīng)越強。4.2.2實驗結(jié)果與分析通過酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）檢測小鼠血清中針對S蛋白的特異性抗體水平，實驗結(jié)果如圖1所示。在初次免疫前，小鼠血清中OD450值接近0，表明未檢測到針對S蛋白的特異性抗體。在初次免疫后14天，血清中OD450值略有升高，但升高幅度較小，說明此時機體開始產(chǎn)生針對S蛋白的特異性抗體，但抗體水平較低。在第一次加強免疫后7天，即初次免疫后21天，血清中OD450值顯著升高，與初次免疫后14天相比，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。這表明第一次加強免疫有效地增強了機體的免疫反應(yīng)，使得血清中特異性抗體水平明顯提高。在第二次加強免疫后7天，即初次免疫后35天，血清中OD450值進一步升高，達到較高水平，與第一次加強免疫后7天相比，差異也具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。這說明隨著免疫次數(shù)的增加，機體對S蛋白的免疫應(yīng)答逐漸增強，產(chǎn)生的特異性抗體水平不斷提高。通過ELISA檢測結(jié)果可以看出，ARS樣冠狀病毒S蛋白能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體，具有良好的免疫原性。[此處插入ELISA檢測結(jié)果的柱狀圖，橫坐標(biāo)為免疫時間，縱坐標(biāo)為OD450值，不同時間點的OD450值用不同顏色的柱子表示]淋巴細胞增殖實驗結(jié)果顯示，實驗組加入S蛋白刺激后，小鼠脾臟淋巴細胞的增殖率明顯高于對照組加入PBS的情況。具體數(shù)據(jù)為，實驗組淋巴細胞增殖率為（35.6±4.5）%，對照組淋巴細胞增殖率為（12.3±2.1）%，兩組之間的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。這表明S蛋白能夠刺激小鼠脾臟淋巴細胞的增殖，誘導(dǎo)機體產(chǎn)生細胞免疫反應(yīng)。淋巴細胞的增殖是細胞免疫反應(yīng)的重要指標(biāo)之一，增殖率的提高說明S蛋白能夠激活T淋巴細胞等免疫細胞，使其分化、增殖，從而增強機體的細胞免疫功能。綜合ELISA和淋巴細胞增殖實驗結(jié)果，ARS樣冠狀病毒S蛋白具有較強的免疫原性，能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體和細胞免疫反應(yīng)。在免疫原性的影響因素方面，免疫次數(shù)是一個重要因素。隨著免疫次數(shù)的增加，機體對S蛋白的免疫應(yīng)答逐漸增強，特異性抗體水平不斷提高，淋巴細胞的增殖率也增加。這可能是因為每次免疫都能夠刺激免疫系統(tǒng)，使其對S蛋白產(chǎn)生更強烈的記憶反應(yīng)，從而增強免疫效果。佐劑的使用也對免疫原性產(chǎn)生影響。本研究中使用的弗氏完全佐劑和弗氏不完全佐劑能夠增強S蛋白的免疫原性，促進機體產(chǎn)生更強的免疫反應(yīng)。佐劑可以通過多種機制增強免疫原性，如促進抗原的吸收和呈遞、激活免疫細胞等。S蛋白的結(jié)構(gòu)和純度也可能影響其免疫原性。高純度的S蛋白能夠減少雜質(zhì)的干擾，更有效地刺激免疫系統(tǒng)。S蛋白的正確折疊和完整結(jié)構(gòu)對于其免疫原性也至關(guān)重要，如果S蛋白在表達或純化過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，可能會影響其與免疫系統(tǒng)的相互作用，降低免疫原性。4.3影響S蛋白免疫原性的因素S蛋白自身的結(jié)構(gòu)和氨基酸序列對其免疫原性有著至關(guān)重要的影響。從結(jié)構(gòu)角度來看，S蛋白的三聚體結(jié)構(gòu)以及S1和S2亞基的完整性對于維持其免疫原性十分關(guān)鍵。研究表明，當(dāng)S蛋白的三聚體結(jié)構(gòu)遭到破壞時，其免疫原性會顯著降低。在一些實驗中，通過化學(xué)修飾或蛋白酶處理，使S蛋白的三聚體解聚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)機體對其產(chǎn)生的免疫反應(yīng)明顯減弱。這是因為三聚體結(jié)構(gòu)能夠呈現(xiàn)出特定的抗原表位，有利于免疫系統(tǒng)的識別和應(yīng)答。S1和S2亞基的結(jié)構(gòu)完整性也不容忽視。S1亞基中的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）是誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生的關(guān)鍵區(qū)域，其結(jié)構(gòu)的任何改變都可能影響免疫原性。如果RBD的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其與宿主細胞受體的結(jié)合能力改變，那么免疫系統(tǒng)對其識別和應(yīng)答也會受到影響。氨基酸序列的變異同樣會對S蛋白的免疫原性產(chǎn)生重要影響。ARS樣冠狀病毒在傳播過程中，S蛋白基因容易發(fā)生突變，導(dǎo)致氨基酸序列改變。一些關(guān)鍵位點的氨基酸突變可能會改變抗原表位的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而影響免疫原性。在SARS-CoV-2的變異株中，如Alpha變異株的S蛋白在N501Y位點發(fā)生突變，使得其與ACE2受體的結(jié)合親和力增強，同時也改變了抗原表位，導(dǎo)致部分中和抗體的效果下降。這表明氨基酸序列的變異不僅影響病毒的感染特性，還會對S蛋白的免疫原性產(chǎn)生深遠影響。研究還發(fā)現(xiàn)，S蛋白氨基酸序列的多樣性可能導(dǎo)致不同個體對其免疫應(yīng)答的差異。由于不同個體的免疫系統(tǒng)存在差異，對于具有不同氨基酸序列的S蛋白，其免疫識別和應(yīng)答能力也會有所不同。某些個體可能對特定氨基酸序列的S蛋白產(chǎn)生更強的免疫反應(yīng)，而另一些個體則可能反應(yīng)較弱。宿主因素也在很大程度上影響著S蛋白的免疫原性。宿主的遺傳背景是一個重要因素。不同遺傳背景的個體，其免疫系統(tǒng)的組成和功能存在差異，這會影響對S蛋白的免疫應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)，某些基因多態(tài)性與機體對病毒感染的易感性和免疫應(yīng)答強度相關(guān)。在人類白細胞抗原（HLA）基因中，不同的等位基因會影響抗原呈遞和T淋巴細胞的識別，從而影響對S蛋白的免疫反應(yīng)。一些HLA等位基因可能更有利于呈遞S蛋白的抗原肽段，激發(fā)強烈的免疫應(yīng)答；而另一些等位基因則可能導(dǎo)致免疫應(yīng)答較弱。宿主的免疫狀態(tài)也至關(guān)重要。免疫功能正常的個體能夠?qū)蛋白產(chǎn)生有效的免疫應(yīng)答，包括細胞免疫和體液免疫。然而，免疫功能低下的個體，如患有免疫缺陷病、接受免疫抑制治療的患者等，其免疫系統(tǒng)對S蛋白的識別和應(yīng)答能力會受到抑制。這些個體可能難以產(chǎn)生足夠的特異性抗體和激活有效的細胞免疫反應(yīng)，從而降低了S蛋白的免疫原性。在艾滋病患者中，由于免疫系統(tǒng)受到嚴重破壞，對ARS樣冠狀病毒S蛋白的免疫應(yīng)答較弱，感染后病情往往更為嚴重。外界因素同樣會對S蛋白的免疫原性產(chǎn)生影響。免疫佐劑是一種能夠增強抗原免疫原性的物質(zhì)，在疫苗研發(fā)和免疫實驗中被廣泛應(yīng)用。不同類型的免疫佐劑通過不同的機制增強S蛋白的免疫原性。弗氏佐劑能夠刺激機體的免疫系統(tǒng)，促進抗原呈遞細胞的活化和功能增強，從而增強免疫反應(yīng)。一些新型佐劑，如脂質(zhì)體、納米顆粒等，能夠改善抗原的遞送和呈遞方式，提高S蛋白在體內(nèi)的穩(wěn)定性和免疫原性。研究表明，將S蛋白包裹在脂質(zhì)體中，能夠增加其被抗原呈遞細胞攝取的效率，促進免疫細胞的活化，從而增強免疫原性。接種途徑也是影響S蛋白免疫原性的重要外界因素。不同的接種途徑會導(dǎo)致抗原在體內(nèi)的分布和免疫細胞的接觸方式不同，從而影響免疫應(yīng)答的強度和類型。肌肉注射是常見的疫苗接種途徑，能夠使抗原迅速進入肌肉組織，被周圍的免疫細胞攝取和處理，引發(fā)全身性的免疫反應(yīng)。而黏膜接種途徑，如滴鼻、口服等，能夠誘導(dǎo)黏膜局部的免疫反應(yīng)，產(chǎn)生分泌型IgA抗體，在黏膜表面發(fā)揮免疫防御作用。研究發(fā)現(xiàn)，對于ARS樣冠狀病毒S蛋白，黏膜接種途徑在誘導(dǎo)黏膜免疫方面具有獨特的優(yōu)勢，能夠在呼吸道等黏膜部位形成一道免疫屏障，阻止病毒的入侵。然而，不同接種途徑的免疫原性效果還受到多種因素的影響，抗原劑量、接種次數(shù)等。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的接種途徑，以提高S蛋白的免疫原性和免疫效果。五、ARS樣冠狀病毒細胞受體研究5.1細胞受體的尋找與鑒定方法尋找和鑒定ARS樣冠狀病毒的細胞受體是揭示其感染機制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前主要運用傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的策略來開展研究。傳統(tǒng)方法中，病毒吸附實驗是基礎(chǔ)手段之一，其原理是利用病毒能夠特異性吸附到表達相應(yīng)受體的細胞表面這一特性。將帶有放射性標(biāo)記或熒光標(biāo)記的病毒與不同類型的細胞共同孵育，然后通過檢測細胞表面的放射性強度或熒光信號，來確定病毒是否吸附到細胞上以及吸附的程度。如果病毒能夠大量吸附到某類細胞表面，那么這類細胞表面很可能存在該病毒的受體。通過放射性標(biāo)記的SARS-CoV與多種細胞系共孵育，發(fā)現(xiàn)表達血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）的細胞對病毒的吸附量顯著高于其他細胞，從而初步確定ACE2可能是SARS-CoV的細胞受體。這種方法操作相對簡便，成本較低，能夠直觀地反映病毒與細胞之間的吸附關(guān)系。然而，它的局限性在于只能初步篩選出可能表達受體的細胞，無法準(zhǔn)確鑒定受體的具體分子，且易受到非特異性吸附的干擾，導(dǎo)致結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。親和層析也是常用的傳統(tǒng)方法，它基于細胞膜上的受體蛋白與病毒之間的特異性結(jié)合來分離鑒定細胞受體。將病毒或病毒吸附蛋白（VAP）偶聯(lián)到親和層析柱上，如Sepherose4B，然后讓其與完整的細胞裂解液或其中的膜受體成分發(fā)生特異性結(jié)合。利用高濃度的底物溶液進行洗脫，得到的洗脫組分即為病毒的細胞膜受體。有研究將SARS-CoV的S蛋白偶聯(lián)到親和層析柱上，從細胞裂解液中成功分離出了與S蛋白特異性結(jié)合的蛋白，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)其中包含ACE2，進一步證實了ACE2作為SARS-CoV細胞受體的作用。親和層析具有較高的特異性和靈敏度，能夠有效分離出與病毒結(jié)合的受體蛋白。但是，該方法存在載體價格昂貴、配基制備困難的問題，而且在洗脫過程中配體可能會脫落進入分離體系，影響結(jié)果的分析。隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)在細胞受體研究中發(fā)揮著越來越重要的作用?；蚓庉嫾夹g(shù)，如CRISPR/Cas9技術(shù)，為細胞受體的鑒定提供了有力的工具。通過CRISPR/Cas9技術(shù)對細胞基因組進行編輯，敲除或敲入特定的基因，然后觀察病毒感染情況的變化，從而確定該基因編碼的蛋白是否為病毒的細胞受體。利用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除細胞中的ACE2基因后，SARS-CoV-2無法感染該細胞，而當(dāng)重新導(dǎo)入ACE2基因時，細胞又恢復(fù)了對病毒的易感性，這確鑿地證明了ACE2是SARS-CoV-2的細胞受體。基因編輯技術(shù)能夠精確地對基因進行操作，為細胞受體的鑒定提供了直接而準(zhǔn)確的證據(jù)。然而，該技術(shù)存在脫靶效應(yīng)的風(fēng)險，可能會對細胞的其他基因造成影響，從而干擾實驗結(jié)果的判斷。此外，基因編輯技術(shù)的操作較為復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備支持，限制了其在一些實驗室中的應(yīng)用。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)也是現(xiàn)代研究細胞受體的重要手段。通過質(zhì)譜分析等技術(shù)，可以對細胞表面的蛋白質(zhì)進行全面的分析和鑒定。將病毒感染細胞前后的蛋白質(zhì)組進行比較，尋找差異表達的蛋白質(zhì)，其中可能就包含病毒的細胞受體。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對SARS-CoV-2感染的細胞進行分析，發(fā)現(xiàn)了一些與病毒感染相關(guān)的差異表達蛋白，經(jīng)過進一步驗證，確定了其中某些蛋白在病毒感染過程中發(fā)揮著重要作用。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)能夠全面地分析細胞表面的蛋白質(zhì)，為細胞受體的尋找提供了更多的線索。但是，該技術(shù)對實驗設(shè)備和數(shù)據(jù)分析能力要求較高，而且蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的解讀較為復(fù)雜，需要結(jié)合其他實驗方法進行驗證。5.2ARS樣冠狀病毒的主要細胞受體在ARS樣冠狀病毒的感染過程中，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）被確認為主要的細胞受體，在病毒與宿主細胞的識別和結(jié)合中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。ACE2是一種跨膜蛋白，屬于腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）的重要組成部分。它廣泛分布于人體的多個組織和器官中，如肺部、心臟、腎臟、腸道等。在肺部，ACE2主要表達于肺泡上皮細胞、支氣管上皮細胞等，這些細胞是ARS樣冠狀病毒的主要攻擊目標(biāo)。ACE2的結(jié)構(gòu)包含一個N端的肽酶結(jié)構(gòu)域和一個C端的Collectrin結(jié)構(gòu)域。肽酶結(jié)構(gòu)域負責(zé)催化血管緊張素I轉(zhuǎn)化為血管緊張素（1-9），并進一步水解血管緊張素II生成血管緊張素（1-7），從而調(diào)節(jié)RAS系統(tǒng)的平衡。而Collectrin結(jié)構(gòu)域則在維持ACE2的穩(wěn)定性和功能方面發(fā)揮著重要作用。ARS樣冠狀病毒的S蛋白與ACE2的結(jié)合是病毒感染的起始關(guān)鍵步驟。S蛋白的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）能夠與ACE2的肽酶結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合。研究表明，SARS-CoV的S蛋白RBD與ACE2結(jié)合時，兩者之間形成了多個氫鍵和疏水相互作用。SARS-CoV的S蛋白RBD上的一些關(guān)鍵氨基酸殘基，如479位的酪氨酸（Tyr479）和487位的苯丙氨酸（Phe487）等，與ACE2上的相應(yīng)位點相互作用，使得它們的結(jié)合更加穩(wěn)定。這種特異性結(jié)合決定了ARS樣冠狀病毒的宿主范圍和組織嗜性。由于ACE2在人體多個組織和器官中的表達，使得ARS樣冠狀病毒能夠感染這些組織的細胞，引發(fā)多器官的損傷。在SARS和COVID-19患者中，都觀察到了肺部、心臟、腎臟等多個器官的損傷，這與ARS樣冠狀病毒通過ACE2感染這些器官的細胞密切相關(guān)。除了ACE2，神經(jīng)纖毛蛋白-1（NRP1）也被發(fā)現(xiàn)參與了ARS樣冠狀病毒的感染過程。NRP1是一種多功能的跨膜蛋白，它在胚胎發(fā)育、血管生成、神經(jīng)發(fā)育等過程中發(fā)揮著重要作用。在成年人體中，NRP1廣泛表達于多種細胞表面，包括內(nèi)皮細胞、神經(jīng)元、免疫細胞等。研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2的S蛋白能夠與NRP1結(jié)合，這種結(jié)合促進了病毒與宿主細胞的結(jié)合和感染。具體來說，SARS-CoV-2的S蛋白上存在一個與NRP1結(jié)合的基序，通過這個基序與NRP1相互作用。與主要受體ACE2不同，ACE2在大多數(shù)細胞中的表達水平較低，而NRP1在鼻腔的細胞中非常豐富。這使得SARS-CoV-2能夠通過與NRP1結(jié)合，更容易地感染鼻腔細胞，從而提高了病毒的感染效率。研究還發(fā)現(xiàn)，NRP1可能參與了病毒從鼻腔到大腦的運輸過程。在小鼠實驗中，發(fā)現(xiàn)NRP1受體可以將一些病毒轉(zhuǎn)移到大腦中，盡管目前還不能確定SARS-CoV-2是否也通過這種途徑進入大腦，但這一發(fā)現(xiàn)為研究病毒的傳播和致病機制提供了新的線索。樹突狀細胞特異性細胞間粘附分子-3抓取非整合素（DC-SIGN）也被認為是ARS樣冠狀病毒的潛在受體之一。DC-SIGN是一種C型凝集素，主要表達于樹突狀細胞表面。它能夠識別和結(jié)合多種病原體表面的糖蛋白，在先天免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮著重要作用。研究表明，SARS-CoV可以與DC-SIGN結(jié)合，這種結(jié)合可能促進了病毒在樹突狀細胞中的攝取和傳播。DC-SIGN與SARS-CoV的結(jié)合主要是通過其對S蛋白上的糖基化修飾的識別。由于DC-SIGN在免疫細胞中的表達，它與病毒的結(jié)合可能會影響免疫系統(tǒng)對病毒的識別和應(yīng)答。DC-SIGN可能會將病毒呈遞給T淋巴細胞，從而啟動適應(yīng)性免疫反應(yīng)。然而，在某些情況下，DC-SIGN與病毒的結(jié)合也可能導(dǎo)致病毒的免疫逃逸，因為它可以幫助病毒躲避免疫系統(tǒng)的攻擊。ARS樣冠狀病毒的細胞受體在病毒感染過程中起著關(guān)鍵作用。ACE2作為主要受體，為病毒提供了進入宿主細胞的主要途徑；NRP1和DC-SIGN等受體則可能作為輔助受體，在病毒的感染、傳播和免疫逃逸等過程中發(fā)揮著重要作用。這些受體之間的相互作用以及它們與病毒的結(jié)合機制，還有待進一步深入研究。對ARS樣冠狀病毒細胞受體的研究，不僅有助于我們深入了解病毒的感染機制，還為開發(fā)抗病毒藥物和疫苗提供了重要的靶點。通過阻斷病毒與受體的結(jié)合，有望開發(fā)出有效的抗病毒藥物，從而阻止病毒的感染和傳播。5.3S蛋白與細胞受體的相互作用機制從分子層面深入剖析，ARS樣冠狀病毒S蛋白與細胞受體之間的結(jié)合方式呈現(xiàn)出高度的特異性和復(fù)雜性。以血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）作為主要細胞受體為例，S蛋白的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）與ACE2之間通過多種相互作用實現(xiàn)緊密結(jié)合。研究表明，兩者之間存在多個氫鍵相互作用，在SARS-CoV的S蛋白RBD與ACE2結(jié)合時，RBD上的Tyr442、Asn479等氨基酸殘基與ACE2上的Glu35、Lys31等氨基酸殘基形成氫鍵，這些氫鍵的形成使得兩者的結(jié)合更加穩(wěn)定。S蛋白RBD與ACE2之間還存在疏水相互作用，RBD上的一些疏水氨基酸殘基與ACE2表面的疏水區(qū)域相互作用，進一步增強了它們的結(jié)合親和力。通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究手段，如X射線晶體學(xué)和冷凍電鏡技術(shù)，能夠清晰地觀察到S蛋白RBD與ACE2結(jié)合時的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)兩者在結(jié)合過程中發(fā)生了構(gòu)象變化，以適應(yīng)彼此的結(jié)合。這種構(gòu)象變化不僅有利于結(jié)合的穩(wěn)定性，還可能影響后續(xù)的病毒感染過程。除了ACE2，神經(jīng)纖毛蛋白-1（NRP1）與S蛋白的相互作用也具有獨特的分子機制。SARS-CoV-2的S蛋白上存在一個與NRP1結(jié)合的基序，通過這個基序與NRP1相互作用。具體來說，S蛋白上的某些氨基酸殘基能夠與NRP1上的特定結(jié)構(gòu)域相互識別并結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2的S蛋白在裂解后暴露的C末端多堿性基序（RRAR）可以模擬內(nèi)源性NRP1配體，從而與NRP1的b1結(jié)構(gòu)域結(jié)合。這種結(jié)合模式與S蛋白和ACE2的結(jié)合模式不同，它可能在病毒感染的早期階段，特別是在病毒與鼻腔等部位細胞的結(jié)合過程中發(fā)揮重要作用。由于NRP1在鼻腔細胞中豐富表達，S蛋白與NRP1的結(jié)合可能使得病毒更容易感染鼻腔細胞，進而提高了病毒的感染效率。樹突狀細胞特異性細胞間粘附分子-3抓取非整合素（DC-SIGN）與S蛋白的相互作用主要基于DC-SIGN對S蛋白上糖基化修飾的識別。DC-SIGN是一種C型凝集素，能夠特異性地識別和結(jié)合糖蛋白上的特定糖基化結(jié)構(gòu)。ARS樣冠狀病毒S蛋白通常具有豐富的糖基化修飾，這些糖基化位點可以被DC-SIGN識別。DC-SIGN通過其碳水化合物識別結(jié)構(gòu)域（CRD）與S蛋白上的甘露糖等糖基結(jié)合，從而介導(dǎo)病毒與樹突狀細胞的結(jié)合。這種結(jié)合可能會影響病毒在樹突狀細胞中的攝取和傳播，進而影響免疫系統(tǒng)對病毒的識別和應(yīng)答。由于DC-SIGN在免疫細胞中的表達，它與病毒的結(jié)合可能會導(dǎo)致病毒的免疫逃逸，因為它可以幫助病毒躲避免疫系統(tǒng)的攻擊。S蛋白與細胞受體的相互作用對病毒感染效率和宿主范圍產(chǎn)生著深遠的影響。從感染效率來看，兩者的結(jié)合親和力是關(guān)鍵因素之一。當(dāng)S蛋白與細胞受體的結(jié)合親和力較高時，病毒更容易吸附到宿主細胞表面，進而進入細胞內(nèi)，從而提高感染效率。SARS-CoV-2的S蛋白與ACE2的結(jié)合親和力比SARS-CoV更高，這可能是其傳染性更強的重要原因之一。宿主細胞表面受體的表達水平也會影響感染效率。如果宿主細胞表面受體的表達量較高，那么病毒與受體結(jié)合的機會就會增加，從而提高感染效率。在肺部組織中，ACE2的表達水平相對較高，這使得ARS樣冠狀病毒更容易感染肺部細胞，導(dǎo)致肺部病變。S蛋白與細胞受體的相互作用還決定了病毒的宿主范圍。不同的ARS樣冠狀病毒可能利用不同的細胞受體，或者對同一受體的親和力存在差異，這使得它們能夠感染不同的宿主物種和組織。SARS-CoV主要感染人類和果子貍等宿主，而一些動物源性的ARS樣冠狀病毒可能利用動物細胞表面特有的受體，從而限制了其在人類中的傳播。即使是同一病毒，在不同宿主中其S蛋白與受體的相互作用也可能發(fā)生變化，導(dǎo)致宿主范圍的改變。在病毒跨物種傳播的過程中，S蛋白可能發(fā)生突變，使其能夠更好地與新宿主細胞表面的受體結(jié)合，從而實現(xiàn)跨物種傳播。六、案例分析6.1新冠病毒案例新冠病毒（SARS-CoV-2）作為ARS樣冠狀病毒的典型代表，在全球范圍內(nèi)引發(fā)了巨大的公共衛(wèi)生危機，對其S蛋白免疫原性和細胞受體的研究具有重要的現(xiàn)實意義，為疫苗研發(fā)和疫情防控提供了關(guān)鍵的理論支持和實踐指導(dǎo)。在S蛋白免疫原性研究方面，眾多科研團隊通過深入探究，取得了一系列重要成果。研究表明，新冠病毒S蛋白是誘導(dǎo)機體免疫反應(yīng)的關(guān)鍵抗原。利用基因工程技術(shù)表達和純化S蛋白，然后將其作為抗原免疫動物，如小鼠、兔子等，通過酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）檢測發(fā)現(xiàn)，免疫動物血清中產(chǎn)生了高水平的特異性抗體。這表明S蛋白能夠有效刺激機體的免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生針對新冠病毒的體液免疫反應(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)，S蛋白誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體具有中和病毒的能力。通過中和試驗，將免疫動物血清與新冠病毒混合，然后感染細胞，觀察細胞病變情況，發(fā)現(xiàn)血清中的抗體能夠顯著抑制病毒對細胞的感染，降低細胞病變的程度。這說明S蛋白誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體能夠與病毒表面的S蛋白結(jié)合，阻斷病毒與細胞受體的結(jié)合，從而中和病毒的感染性。在細胞免疫方面，研究人員通過檢測免疫動物的T淋巴細胞增殖情況和細胞因子分泌水平，發(fā)現(xiàn)S蛋白能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生強烈的細胞免疫反應(yīng)。T淋巴細胞在病毒感染的免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用，它們能夠識別被病毒感染的細胞，并通過細胞毒性作用清除感染細胞。通過實驗發(fā)現(xiàn)，S蛋白免疫動物后，其脾臟中的T淋巴細胞在受到S蛋白刺激時，增殖能力明顯增強，同時分泌大量的細胞因子，如干擾素-γ（IFN-γ）、白細胞介素-2（IL-2）等。這些細胞因子能夠進一步激活其他免疫細胞，增強機體的免疫防御能力。這些S蛋白免疫原性的研究成果對新冠疫苗的研發(fā)產(chǎn)生了深遠的影響。目前，全球范圍內(nèi)已經(jīng)成功研發(fā)并廣泛應(yīng)用了多種基于S蛋白的新冠疫苗。mRNA疫苗，如輝瑞/BioNTech的BNT162b2和Moderna的mRNA-1273，它們通過將編碼S蛋白的mRNA遞送至人體細胞內(nèi)，利用人體自身的細胞機制合成S蛋白，從而激發(fā)機體的免疫反應(yīng)。臨床試驗結(jié)果顯示，這些mRNA疫苗在預(yù)防新冠病毒感染方面具有較高的有效性。在大規(guī)模的III期臨床試驗中，BNT162b2疫苗的有效率達到了95%，mRNA-1273疫苗的有效率也達到了94.1%。這些疫苗的成功研發(fā)和應(yīng)用，充分證明了S蛋白作為疫苗抗原的有效性和可行性。在細胞受體研究方面，大量研究明確了血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）是新冠病毒的主要細胞受體。通過病毒吸附實驗、免疫共沉淀等技術(shù)，證實了新冠病毒S蛋白能夠與ACE2特異性結(jié)合。結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究進一步揭示了兩者的結(jié)合機制，S蛋白的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）與ACE2的肽酶結(jié)構(gòu)域相互作用，形成多個氫鍵和疏水相互作用，使得它們的結(jié)合非常穩(wěn)定。研究還發(fā)現(xiàn)，新冠病毒S蛋白與ACE2的結(jié)合親和力比SARS-CoV更高。通過表面等離子共振（SPR）技術(shù)測定兩者的結(jié)合親和力，發(fā)現(xiàn)新冠病毒S蛋白與ACE2的解離常數(shù)（KD）值更低，表明它們的結(jié)合更加緊密。這可能是新冠病毒傳染性更強的重要原因之一。對新冠病毒細胞受體的研究為疫情防控提供了重要的理論依據(jù)。在防控策略方面，由于ACE2在人體的呼吸道、肺部等組織中高表達，這提示我們要加強對這些部位的防護。佩戴口罩可以有效阻擋含有病毒的飛沫進入呼吸道，減少病毒與ACE2受體結(jié)合的機會，從而降低感染風(fēng)險。在公共場合、醫(yī)療機構(gòu)等人員密集場所，佩戴口罩已經(jīng)成為預(yù)防新冠病毒感染的重要措施之一。在藥物研發(fā)方面，針對病毒與ACE2受體的結(jié)合機制，開發(fā)能夠阻斷兩者結(jié)合的藥物成為研究熱點。一些研究團隊通過篩選小分子化合物庫，尋找能夠與ACE2或S蛋白結(jié)合，從而阻斷病毒感染的藥物。一些藥物已經(jīng)進入臨床試驗階段，為新冠病毒感染的治療提供了新的希望。6.2其他ARS樣冠狀病毒案例除新冠病毒外，SARS-CoV作為另一種具有代表性的ARS樣冠狀病毒，其S蛋白免疫原性和細胞受體的研究也為我們提供了重要的參考。研究表明，SARS-CoV的S蛋白同樣具有良好的免疫原性。通過將SARS-CoV的S蛋白免疫動物，發(fā)現(xiàn)動物血清中產(chǎn)生了特異性抗體，這些抗體能夠中和SARS-CoV的感染性。利用SARS-CoV的S蛋白免疫小鼠，小鼠血清中的抗體能夠有效抑制病毒對細胞的感染。研究還發(fā)現(xiàn)，S蛋白誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體不僅能夠中和病毒，還能夠介導(dǎo)抗體依賴的細胞介導(dǎo)的細胞毒性作用（ADCC）和補體依賴的細胞毒性作用（CDC）。這表明SARS-CoV的S蛋白能夠激發(fā)機體產(chǎn)生多種免疫效應(yīng)，增強機體對病毒的清除能力。在細胞受體方面，SARS-CoV主要利用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）作為細胞受體。與新冠病毒類似，SARS-CoV的S蛋白通過其受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）與ACE2的肽酶結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合。通過X射線晶體學(xué)和冷凍電鏡技術(shù)解析了SARS-CoV的S蛋白RBD與ACE2的結(jié)合結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)兩者之間形成了多個氫鍵和疏水相互作用。SARS-CoV的S蛋白RBD上的Tyr442、Asn479等氨基酸殘基與ACE2上的Glu35、Lys31等氨基酸殘基形成氫鍵，從而實現(xiàn)了穩(wěn)定的結(jié)合。這種結(jié)合方式?jīng)Q定了SARS-CoV的宿主范圍和組織嗜性。由于ACE2在人體多個組織和器官中的表達，使得SARS-CoV能夠感染這些組織的細胞，引發(fā)多器官的損傷。對比SARS-CoV和新冠病毒，兩者在S蛋白免疫原性和細胞受體方面既有相似之處，也存在差異。在免疫原性方面，兩者的S蛋白都能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體和細胞免疫反應(yīng)。然而，由于兩者的S蛋白氨基酸序列存在一定的差異，導(dǎo)致它們的免疫原性也有所不同。研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒的S蛋白在某些關(guān)鍵位點的氨基酸突變，使其免疫原性發(fā)生了改變。新冠病毒S蛋白的N501Y突變，增強了其與ACE2受體的結(jié)合親和力，同時也可能影響了其免疫原性。在細胞受體方面，兩者都主要利用ACE2作為細胞受體。但新冠病毒的S蛋白與ACE2的結(jié)合親和力比SARS-CoV更高。通過表面等離子共振（SPR）技術(shù)測定兩者的結(jié)合親和力，發(fā)現(xiàn)新冠病毒S蛋白與ACE2的解離常數(shù)（KD）值更低，表明它們的結(jié)合更加緊密。這可能是新冠病毒傳染性更強的重要原因之一。中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）作為ARS樣冠狀病毒的一種，在S蛋白免疫原性和細胞受體方面