解析棘蛋白結構──新冠病毒變異株如何增強傳染力，巧妙躲避免疫系統？

徐尚德手上拿著新冠病毒的棘蛋白模型，顯示棘蛋白與兩種不同抗體結合的情況。 圖│研之有物

冷凍電子顯微鏡可以紀錄同一時間下、不同狀態的蛋白質三維立體結構。 圖│研之有物

圖片為徐尚德實驗室提供的新冠病毒模型與三種不同的棘蛋白模型，棘蛋白的主體為白色，棘蛋白的受器結合區域（receptor binding domain，RBD）為藍綠色。 圖│研之有物

徐尚德團隊透過冷凍電子顯微鏡，拍攝新冠病毒 Alpha 株的棘蛋白結構，其中有三類棘蛋白的 RBD 為 1 個向上（占 73%），有一類（類別3）的棘蛋白 RBD 則是 2 個向上（占27%）。 圖│Nature Structural & Molecular Biology

截至 2022 年 01 月 18 日的新冠病毒品系發展歷史，其中 Delta 變異株擁有最多品系，而 Omicron 變異株則開始興起。雖然 Omicron 的品系並不多，但已逐漸成為主流。 圖│Nextstrain; GISAID

圖 a 顯示新冠病毒 Alpha 變異株棘蛋白的突變氨基酸序列，一共有 9 處突變， D614G 突變以紫色表示。 圖 b 顯示突變的氨基酸在立體結構中的位置。 圖│Nature Structural & Molecular Biology

新冠病毒 Alpha 株棘蛋白的「A570D 突變」，會改變棘蛋白內部的空間，讓「RBD 向上」的結構更加穩定，就像踩著垃圾桶的腳踏板，讓桶蓋保持開啟。 圖│研之有物（資料來源│徐尚德）

新冠病毒 Alpha 株棘蛋白的「N501Y 突變」，讓 RBD 的氨基酸與宿主細胞受器 ACE2 形成「π–π stacking」鍵結，大幅提升棘蛋白對宿主細胞的親合力。 圖│Nature Structural & Molecular Biology

雖然新冠病毒 Alpha 株的棘蛋白表面讓某些抗體難以附著，還好仍有兩款抗體 chAb15（綠色）、chAb45（黃色）能有效「卡住」棘蛋白，干擾棘蛋白與宿主細胞結合。抗體 chAb15、chAb45 附著的位置，正好就是棘蛋白與宿主細胞結合的地方。 圖│Nature Structural & Molecular Biology