ace2是介导新冠病毒侵入的受体。然而,新冠病毒也被发现可以侵染ace2阴性细胞,这意味着“狡猾”的新冠病毒还可能存在其他受体。
早前,有文章使用crispr基因筛选方法发现tmem106b(与大脑衰老有关的膜蛋白)是潜在的新冠病毒受体。而比利时鲁汶大学和英国弗朗西斯·克里克研究所使用x射线晶体技术、低温电子显微镜(cryo-em)、氢氘交换质谱(hdx-ms)以及赛多利斯的octet® 非标记分子互作系统和incucyte® 实时活细胞分析系统等方法,从tmem106b/s蛋白复合物结构解析角度进一步阐释了tmem106b与新冠病毒结合的分子机理[1],并发表于近期的《cell》杂志上。
图1.tmem106b/s蛋白复合物结构解析发现tmem106b结合s蛋白的rbd结构域,其中s蛋白上的484位asp以及tmem106b的ld(管腔结构阈)的met210/phe213是结合界面上的重要氨基酸残基
那么两者的亲和力如何呢?上octet® 非标记分子互作系统!
图2.octet® 数据:将tmem106b固化在nta传感器上,与13.5 μm的s1蛋白结合解离
结果显示,tmem106b与s蛋白有着明显的结合,但是tmem106b突变m210和f210位点后,就没有结合了,数据证实了复合物结构解析的结论。
最近出现的比利时毒株的s蛋白484位为天冬氨酸(d484),而最初毒株为谷氨酸(e484)。用octet® 检测发现,d484的s蛋白亲和力比e484强,也解释了d484的侵染性更强的原因。
图3.octet® 数据:将tmem106b固化在nta传感器上,与不同浓度的s1蛋白结合解离
tmem106b结合s蛋白的rbd结构域也是ace2的结合区域,那么ace2会不会与tmem106b竞争结合s蛋白呢?
图4.octet® 数据:将tmem106b固化在nta传感器上,与加入ace2和不加ace2的s蛋白结合,加入ace2后没有结合,说明ace2与tmem106b竞争结合s蛋白
octet® 的一系列实验结果在分子水平上验证了复合物结构解析的结果。但是,如何在细胞学水平上证实tmem106b与s蛋白的结合呢?是时候发挥incucyte® 实时活细胞分析系统的威力了!
文章进行了细胞-细胞融合试验:通过ace2或tmem106b、s蛋白(带绿色荧光)转染hek293t细胞,使其在表面表达这些蛋白;如果tmem106b与s蛋白发生结合,细胞可以融合形成更大的细胞团。
图5.incucyte® 实时成像结果:(左)细胞融合成像;(右)每隔3个小时拍摄一次,计算>1000 μm2的对象荧光面积总和,并做实时图谱;结果表明,转染ace2或tmem106b细胞可以融合,但是tmem106b突变m210和f210后无法实现融合
总结
距离新冠病毒被发现已经有三年多的时间了,虽然许多人早已经历过两次“阳”性,但我们依然不能高枕无忧,新冠病毒仍有可能卷土重来。因此,对它的侵染机理进行研究仍然是至关重要的,只有进行更多的基础研究,才能为药物研发指明方向。该文作者以tmem106b为靶点筛选到一些抗体,并发现这些抗体能阻止新冠病毒对细胞的侵染。虽然也有其他文章发现了除ace2外的其它新冠病毒受体,但该文不仅结合多种手段对复合物结构进行解析,而且用octet®、incucyte® 等手段进行了验证,因此,可信度很高,这也是本文能够被cell收录的原因之一。
为什么越来越多的文章都使用了incucyte® 呢?
培养箱内可长达数周的连续观察,最短几分钟间隔拍摄,减少人力,防止过多操作对细胞的伤害;这篇文章每隔3个小时拍摄,连续拍摄3天
6个板位,分别独立设置检测程序,可以兼容各种孔板和培养皿,通量高
高效简便的模块化软件设置和数据分析,输出图片、视频、生长曲线等多指标多参数;本文提到了使用incucyte® 通过设置荧光目标面积大小对一些未融合的细胞进行过滤,使得结果更加准确
大于100种优化过的活细胞专用荧光试剂、耗材及详尽的protocol,文章数大于14000篇,是长时间活细胞成像产品中的佼佼者
为什么越来越多的文章都使用了octet® 呢?
非标记direct binding是趋势,它的结果更准确
快速测定亲和力,更加定量化对互作进行表征
无洗涤步骤,可测弱亲和力(解离快);本文的结合就是典型的快解离
测试时间短,一般10-20分钟,更快拿到结果
实验形式多样化:定性,两者结合,协同/竞争实验,垂钓
写入美国药典,文章>13,000篇,认可度广
万金油技术,可以用与检测dna、小分子、蛋白等各种生物分子
使用方便,成本相对低
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下载《生物层干涉技术应用文集—病毒学基础研究与药物研发》,了解如何对病毒的致病机理在结构与分子水平上进行深入的研究,分析病毒蛋白与宿主受体蛋白,病毒核酸与聚合酶等相关作用机制,从而找到关键的“解密之匙”。
参考文献
[1] tmem106b is a receptor mediating ace2- independent sars-cov-2 cell entry.cell,2023
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