Спайк-белок коронавируса SARS-CoV-2¶

Спайк-белок коронавируса SARS-CoV-2 (S-белок, шиповидный белок, гликопротеин шипа) — поверхностный трансмембранный гликопротеин, формирующий характерные выросты на оболочке вириона и обеспечивающий связывание вируса с рецептором клетки-хозяина и слияние мембран. Именно этот белок определяет тропность SARS-CoV-2 к клеткам, несущим рецептор ACE2, и является главной мишенью нейтрализующих антител и большинства вакцин против COVID-19.

¶Структура

Спайк-белок — крупный гликопротеин из примерно 1273 аминокислотных остатков (у исходного уханьского штамма), организованный в тример из трёх одинаковых протомеров. Каждый мономер включает два функциональных фрагмента:

• S1 — внешняя часть, отвечающая за связывание с рецептором. В её составе выделяют N-концевой домен (NTD) и рецептор-связывающий домен (RBD).
• S2 — якорная часть, обеспечивающая слияние вирусной и клеточной мембран; содержит фрагмент слияния (FP), две гептадные повторы (HR1 и HR2), трансмембранный домен и короткий цитоплазматический хвост.

На поверхности белка расположены многочисленные сайты гликозилирования, маскирующие участки, узнаваемые иммунной системой.

¶Механизм проникновения в клетку

Процесс включает несколько последовательных этапов:

1. RBD фрагмента S1 связывается с рецептором ACE2 на поверхности клетки-хозяина.
2. Клеточные протеазы (TMPRSS2, фурин) разрезают белок в двух местах — на границе S1/S2 и в сайте S2′.
3. После расщепления S1 отделяется, а S2 претерпевает конформационную перестройку: фрагмент слияния внедряется в мембрану клетки, гептадные повторы образуют «шпильку», и мембраны сливаются.
4. Генетический материал вируса попадает в цитоплазму.

¶Мутации и варианты

Ген S относится к наиболее вариабельным участкам генома. Мутации в RBD способны менять сродство к ACE2 и уклоняться от ранее выработанных антител. Наиболее известные изменения:

Номенклатура вариантов ведётся ВОЗ по буквам греческого алфавита.

¶Иммунологическое значение

Спайк-белок — основная мишень нейтрализующих антител, поэтому его используют как антиген в вакцинах (мРНК-препараты, векторные и белковые платформы) и как основу для моноклональных антител. Мутации в RBD снижают эффективность части таких препаратов, что требует периодического обновления их состава.

¶Практическое использование

• Вакцины: мРНК-вакцины кодируют полноразмерный S-белок в стабилизированной префузионной конформации.
• Диагностика: рекомбинантный S-белок применяется в иммуноферментных тестах для выявления антител.
• Исследования: структура белка изучена методами криоэлектронной микроскопии, что позволило рационально проектировать ингибиторы.