葛瑛团队利用自上而下质谱法揭示新冠病毒刺突蛋白受体结合域的结构 O-糖型异质性

　　仪器信息网讯 据WHO官网数据显示，截至2021年8月6日，新型冠状病毒(SARS-CoV-2)已致全球2亿人感染，425万人死亡，这是本世纪最为严重的全球公共性卫生事件。

　　刺突蛋白(Spike, S)是病毒表面重要的标志蛋白，是一种三个相同亚基以非共价键结合成同源三聚体;同时刺突蛋白存在多个N-糖基化位点，糖基通过共价键与蛋白相连组成糖蛋白，而大量糖基的存在则可通过糖基化改变蛋白质分子的空间结构而封闭或破坏抗原表位，从而抑制机体产生免疫应答，对病毒起到保护作用。刺突蛋白的序列主要包括N端结构域(N-Terminal Domain,NTD)、受体结合结构域(Receptor Binding Domain,RBD)、融合肽段(Fusion peptide，FP)、2段七肽重复序列(Heptad Repeat，HR)、中央螺旋(Central Helix，CH)、连接域(Connector Domian,CD)、跨膜结构域(Transmembrane Domain,TD)等。

　　SARS-CoV-2通过高度糖基化的刺突蛋白(Spike, S)上的受体结合域(RBD)与人受体蛋白血管紧张素转换酶(ACE2)结合，进而入侵人体细胞，因此刺突蛋白糖基化在改变病毒结合/功能和感染性方面起着关键作用。然而由于传统自下而上糖蛋白组学方法分析完整糖型面临挑战，因此在刺突蛋白受体结合域(S-RBD) 上揭示新O-聚糖的分子结构和聚糖异质性仍是个难题。

　　基于此，2021年7月，威斯康星大学葛瑛教授团队在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, JACS)上发表了最新的成果，题为“Structural O‑Glycoform Heterogeneity of the SARS-CoV‑2 Spike Protein Receptor-Binding Domain Revealed by Top-Down Mass Spectrometry”。该研究利用自上而下蛋白质组学方法，提供了刺突糖蛋白不同O-糖型的高分辨率蛋白质解析图，为揭示其 O-聚糖的功能作用奠定了强大的分子基础。这种蛋白质解析方法可用于揭示新出现的 SARS-CoV-2 S-RBD 变体以及其他O-糖蛋白的结构O-糖型异质性。

　　该工作中，研究人员通过利用捕集离子淌度 (TIMS)-四极杆飞行时间质谱法和超高分辨率傅里叶变换离子回旋共振质谱法解析了完整的 O-聚糖蛋白型的完整结构。自上而下的 TIMS-MS/MS 分离 S-RBD 的蛋白质构象异构体以揭示其气相结构异质性，而自上而下的 FTICR-MS/MS 提供深入的糖型分析，以明确识别聚糖结构和他们的糖基。

　　该工作内容首次在结构上阐明了总共八种O-糖型及其相对分子丰度。该发现表明，这种自上而下的混合质谱分析方法可以提供S糖蛋白的不同 O-糖型的高分辨率蛋白质型解析图，这为揭示其 O-聚糖的功能作用奠定了强大的分子基础。这种蛋白质型解析方法可用于揭示新出现的 SARS-CoV-2 S-RBD 变体以及其他 O-糖蛋白的结构 O-糖型异质性。

　　研究团队: https://labs.wisc.edu/gelab/

　　葛瑛教授