新型冠状病毒（2019-nCoV）属于β属的冠状病毒，具有囊膜的单股正链RNA病毒，颗粒呈圆形或椭圆形，直径60-140nm。具有5个必需基因，分别编码翻译核蛋白（N）、病毒包膜（E）、基质蛋白（M）和刺突蛋白（S）4种结构蛋白以及RNA依赖性的RNA聚合酶（RdRp）。核蛋白（N）包裹RNA基因组构成稳定的核衣壳，核衣壳外面围绕着一层病毒包膜（E）起着保护作用，在病毒包膜里有基质蛋白（M）和刺突蛋白（S）等蛋白。其中新冠病毒利用表面的刺突蛋白结合细胞受体，进而入侵细胞。刺突蛋白也是免疫系统识别病毒、以抗体中和病毒的重要结构。这四种新冠病毒变异株正是因为刺突蛋白（S）的一些关键位点发生突变，从而导致了变异毒株在与细胞受体或者与中和抗体的亲和力发生了明显变化。进一步导致这四种突变株成为当前流行的主要毒株。

Alpha与Beta 突变体S蛋白的主要特点：

哈佛医学院和波士顿儿童医院陈冰教授带领的团队于近期在顶尖学术期刊《科学》上连续发表研究结果显示，最早发现于alpha变种，其氨基酸的变化A570D和S982A有助于刺突蛋白三聚体让其受体结合域保持在一个与受体结合的位置，同时N501Y增加了受体结合域与ACE2受体结合的亲和力。研究人员推测，这些变化可能使alpha变种感染那些ACE2受体较少的细胞类型。

该团队的研究结果同时表明在 Beta 病毒中，S 蛋白在很大程度上保留了 G614 三聚体的结构，具有几乎相同的生化稳定性。RBD 中的 N501Y、K417N 和 E484K 没有引起重大的结构变化，但 K417 和 ACE2 Asp30 以及 Glu484 和 ACE2 Lys31 之间盐桥的丢失减轻了 N501Y 赋予的受体亲和力增加。K417N 和 E484K 可能导致靶向 RBD-2 表位的抗体失去结合和中和作用。NTD 中伴随的突变重塑了抗原表面并大大降低了针对 NTD-1 表位的中和抗体的效力。Beta 变种很可能是在一定程度的免疫压力下被选中的，

Gamma突变体S蛋白的主要特点：

2021年4月14日刊登在《科学》杂志上的一项研究，一国际研究人员小组对在巴西地区出现的Gamma(P.1)新型冠状病毒变异株进行相关研究分析。结果表明Gamma(P.1)病毒具有17个独特的氨基酸变化，其中10个存在于棘突蛋白中，包括三个最令人担忧的变体：N501Y，E484K，K417T。N501Y和K417T与人类血管紧张素转换酶2（ACE2）相互作用，而E484K位于人类ACE2接口外部的环路区域。值得注意的是，这三个变体也存在于备受关注的南非变异体（Beta, B.1.351）中，且N501Y存在于英国变异体（Alpha, B.1.1.7）中。因为它们似乎使该病毒变异体与人细胞更紧密地结合，在某些情况下，以帮助逃避抗体。

Delta 突变体S蛋白的主要特点：

2021年6月17日刊登在bioRxiv平台上的一篇文章通过对delta(B.1.617) 变体的研究，确定了P681R 突变在delta(B.1.617)谱系中高度保守。通过深入的研究发现，由于P681R的突变促进了弗林蛋白酶介导的刺突蛋白的切割，加速了细胞-细胞融合。并且促使P681 突变增强病毒对中和抗体的逃逸能力。

根据新冠病毒突变株的“四大天王”的流行病学特点和病原学特点，我没可以看出疫情的局部流行将是全球疫情发展的常态。积极响应国际防疫政策，寻求广谱有效的新冠疫苗将成为我们对抗疫情的有力武器。

参考文献：

2. Yongfei Cai et al., (2021) Structural basis forenhanced infectivity and immune evasion of SARS-CoV-2 variants. Science Doi：10.1126/science.abi9745

3. Jun Zhang et al., (2021) Structural impact onSARS-CoV-2 spike protein by D614G substitution. Science Doi: 10.1126/science.abf2303

5. Nuno R. Faria et al. 2021, Genomics and epidemiology of the P.1 SARS-CoV-2 lineage in Manaus, Brazil, Science. DOI: 10.1126/science.abh2644

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