ACE2是介導新冠病毒侵入的受體。然而,新冠病毒也被發現可以侵染ACE2陰性細胞,這意味著“狡猾”的新冠病毒還可能存在其他受體。
早前,有文章使用CRISPR基因篩選方法發現TMEM106B(與大腦衰老有關的膜蛋白)是潛在的新冠病毒受體。而比利時魯汶大學和英國弗朗西斯·克里克研究所使用X射線晶體技術、低溫電子顯微鏡(cryo-EM)、氫氘交換質譜(HDX-MS)以及賽多利斯的Octet® 非標記分子互作系統和Incucyte® 實時活細胞分析系統等方法,從TMEM106B/S蛋白復合物結構解析角度進一步闡釋了TMEM106B與新冠病毒結合的分子機理[1],并發表于近期的《CELL》雜志上。
圖1. TMEM106B/S蛋白復合物結構解析發現TMEM106B結合S蛋白的RBD結構域,其中S蛋白上的484位Asp以及TMEM106B的LD(管腔結構閾)的Met210/Phe213是結合界面上的重要氨基酸殘基
那么兩者的親和力如何呢?上Octet® 非標記分子互作系統!
圖2. Octet® 數據:將TMEM106B固化在NTA傳感器上,與13.5 μM的S1蛋白結合解離
結果顯示,TMEM106B與S蛋白有著明顯的結合,但是TMEM106B突變M210和F210位點后,就沒有結合了,數據證實了復合物結構解析的結論。
最近出現的比利時毒株的S蛋白484位為天冬氨酸(D484),而最初毒株為谷氨酸(E484)。用Octet® 檢測發現,D484的S蛋白親和力比E484強,也解釋了D484的侵染性更強的原因。
圖3. Octet® 數據:將TMEM106B固化在NTA傳感器上,與不同濃度的S1蛋白結合解離
TMEM106B結合S蛋白的RBD結構域也是ACE2的結合區域,那么ACE2會不會與TMEM106B競爭結合S蛋白呢?
圖4. Octet® 數據:將TMEM106B固化在NTA傳感器上,與加入ACE2和不加ACE2的S蛋白結合,加入ACE2后沒有結合,說明ACE2與TMEM106B競爭結合S蛋白
Octet® 的一系列實驗結果在分子水平上驗證了復合物結構解析的結果。但是,如何在細胞學水平上證實TMEM106B與S蛋白的結合呢?是時候發揮Incucyte® 實時活細胞分析系統的威力了!
文章進行了細胞-細胞融合試驗:通過ACE2或TMEM106B、S蛋白(帶綠色熒光)轉染HEK293T細胞,使其在表面表達這些蛋白;如果TMEM106B與S蛋白發生結合,細胞可以融合形成更大的細胞團。
圖5. Incucyte® 實時成像結果:(左)細胞融合成像;(右)每隔3個小時拍攝一次,計算>1000 μm2的對象熒光面積總和,并做實時圖譜;結果表明,轉染ACE2或TMEM106B細胞可以融合,但是TMEM106B突變M210和F210后無法實現融合
總結
距離新冠病毒被發現已經有三年多的時間了,雖然許多人早已經歷過兩次“陽”性,但我們依然不能高枕無憂,新冠病毒仍有可能卷土重來。因此,對它的侵染機理進行研究仍然是至關重要的,只有進行更多的基礎研究,才能為藥物研發指明方向。該文作者以TMEM106B為靶點篩選到一些抗體,并發現這些抗體能阻止新冠病毒對細胞的侵染。雖然也有其他文章發現了除ACE2外的其它新冠病毒受體,但該文不僅結合多種手段對復合物結構進行解析,而且用Octet®、Incucyte® 等手段進行了驗證,因此,可信度很高,這也是本文能夠被CELL收錄的原因之一。
為什么越來越多的文章
都使用了Incucyte® 呢?
培養箱內可長達數周的連續觀察,最短幾分鐘間隔拍攝,減少人力,防止過多操作對細胞的傷害;這篇文章每隔3個小時拍攝,連續拍攝3天
6個板位,分別獨立設置檢測程序,可以兼容各種孔板和培養皿,通量高
高效簡便的模塊化軟件設置和數據分析,輸出圖片、視頻、生長曲線等多指標多參數;本文提到了使用Incucyte® 通過設置熒光目標面積大小對一些未融合的細胞進行過濾,使得結果更加準確
大于100種優化過的活細胞專用熒光試劑、耗材及詳盡的Protocol,文章數大于14000篇,是長時間活細胞成像產品中的佼佼者
為什么越來越多的文章
都使用了Octet® 呢?
非標記Direct Binding是趨勢,它的結果更準確
快速測定親和力,更加定量化對互作進行表征
無洗滌步驟,可測弱親和力(解離快);本文的結合就是典型的快解離
測試時間短,一般10-20分鐘,更快拿到結果
實驗形式多樣化:定性,兩者結合,協同/競爭實驗,垂釣
寫入美國藥典,文章>13,000篇,認可度廣
萬金油技術,可以用與檢測DNA、小分子、蛋白等各種生物分子
使用方便,成本相對低
下載文檔
下載《生物層干涉技術應用文集—病毒學基礎研究與藥物研發》,了解如何對病毒的致病機理在結構與分子水平上進行深入的研究,分析病毒蛋白與宿主受體蛋白,病毒核酸與聚合酶等相關作用機制,從而找到關鍵的“解密之匙”。
參考文獻
[1] TMEM106B is a receptor mediating ACE2- independent SARS-CoV-2 cell entry.Cell,2023
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