278: SARS冠狀病毒2型核壳蛋白和家庭检测（SARS-CoV-2 Nucleocapsid and Home Tests）

Author: David S. Goodsell Translator: 于 健（PDBj）

SARS-CoV-2的核壳二聚体。原子结构中描述了结构有序的域，无序的区域以示意图显示。红色和紫色为核壳，黄色为短RNA链。
SARS-CoV-2的核壳二聚体。原子结构中描述了结构有序的域，无序的区域以示意图显示。红色和紫色为核壳，黄色为短RNA链。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

在COVID19（严重急性呼吸道综合征冠状病毒2型）大流行开始后不久，研究人员被动员起来寻找对抗它的方法。由于他们的努力，现在有许多有效的方法来阻止病毒的传播。疫苗可以保护我们免受感染，奈玛特韦（nirmatrelvir，辉瑞公司新冠口服药Paxlovid中的抗病毒活性成分）可用于治疗受感染者。但也许最重要的是，许多易于使用的家庭检测试剂盒被广泛使用，以便于查看我们是否被感染。这是对抗SARS-CoV-2（SARS冠状病毒2型）的核心工具之一。有了它，人们可以在任何时候检测自己，如果被感染，就把自己隔离起来，从而使我们对社会环境的安全更有信心。

于家中测试

大多数家庭检测试剂盒都会检测收集的样本中是否存在核衣壳（nucleocapsid）。核衣壳的作用是将病毒基因组包装在病毒粒子内。它在被 SARS-CoV-2 感染的细胞中大量产生，因此它提供了一个有效的检测靶点。这些测试通常使用“flow-through”技术。当一个小样本被放置在试剂盒的一个小孔中时，分子会流经一个含有可识别核衣壳的抗体（antibody）的区域。然后，与抗体结合的核衣壳进一步流动，并被捕获在测试线上，如果测试结果为阳性，这条线就会显现出来。这些测试还包括一个控制测试，用于测试常见分子，例如我们自己的抗体，以确保采集样本的正确性。

结构有序和无序

核衣壳是具有许多功能位点的复杂分子。其中一部分折叠成一个RNA结合结构域（RNA-binding domain，PDB条目7act），其上的凹槽可以抓取病毒基因组RNA的短片段。另一部分折叠成一个二聚体化结构域（dimerization domain，PDB条目6wji），与两个核衣壳分子结合。蛋白质的其余部分本质上是无序的，在蛋白质链的两端形成尾巴，并形成连接两个结构域的柔性连接体。这些无序区域有助于RNA的结合，并协调核衣壳二聚体的结合，使其成为更大的组合体，将DNA包装在病毒内部的小空间里。

抗体识别

三种抗体结构（蓝色）与SARS-CoV-2核衣壳（红色-紫色）的不同面结合。
三种抗体结构（蓝色）与SARS-CoV-2核衣壳（红色-紫色）的不同面结合。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

SARS-CoV-2家用检测试剂盒是基于抗体制成的，它能从鼻腔样本里包含的复杂生物大分子混合物中专门识别出核衣壳。这些不同品牌的试剂盒使用不同的抗体来识别分子的不同部分。这并不奇怪，因为免疫系统在开发探测各个方面的目标分子的抗体上非常有效，因此测试开发人员可以选择多种抗体。例如，这里的插图是与核衣壳RNA结合域的不同面结合的抗体的三个结构的叠加（来自PDB条目7cr5、7n3c和7sts）。

探索结构

RNA结合结构域

显示方式： 静态图像

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核衣壳使用几种结构的技巧与RNA紧密结合。首先，RNA 结合域有一个向下弯曲并抓住 RNA 的长环。其次，这个环和它形成的凹槽排列着精氨酸和赖氨酸氨基酸（此处以紫色和蓝绿色显示）。它们带正电并与带负电的 RNA 相互作用。要探索这种相互作用的三维方面，请点击图片查看交互式JSmol，其中包括与RNA结合的结构（PDB条目7act）和单独的蛋白质（PDB条目6yi3）。

进一步的讨论议题

  1. 抗体插图和JSmol的叠加坐标是通过使用 RCSB PDB 网站上的成对结构比对工具重叠结构来创建的。尝试对齐RNA结合域，并使用SelectView-->Structures菜单来查看RNA。
  2. 在RCSB PDB网站Group Sequence的页面上，可以看到核衣壳的完整结构。请注意，有几个结构包括中央连接区。

参考文献

  1. Frank, F., Keen, M.M., Rao, A., Bassit, L., Liu, L., Liu, X., Bowers, H.B., Patel, A.B., Cato, M.L., Sullivan, J.A., Greenleaf, M., Piantadosi, A., Lam, W.A., Hudson, W.H., Orlund, E.A. 2020 Deep mutational scanning identifies SARS-CoV-2 nucleocapsid escape mutations of currently available rapid antigen tests. Cell 185 3603-3616
  2. 6yi3、7act Dinesh, D.C., Chalupska, D., Silhan, J., Koutna, E., Nencka, R., Veverka, V., Boura, E. 2020 Structural basis of RNA recognition by the SARS-CoV-2 nucleocapsid phosphoprotein. PLoS Pathog 16 e1009100
  3. Peng, Y., Du, N., Lei, Y., Dorje, S., Qi, J., Luo, T., Gao, G.F., Song, H. 2020 Structures of the SARS-CoV-2 nucleocapsid and their perspectives for drug design. EMBO J 39 e105938

本文是由RCSB PDB的PDB-101提供的《当月的分子》2023年2月的文章的中文翻译。请参考我们的条款和条件页面。

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