新冠病毒与其受体蛋白是什么？

1. SARS-CoV-2(严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2)简介

SARS-CoV-2，即2019新型冠状病毒，和2003年的 SARS冠状病毒以及2012年的MERS冠状病毒同属于冠状病毒科β属。冠状病毒基因组依次编码S、E、M和N蛋白。SARS-CoV-2为单正链RNA病毒，有囊膜，是已知基因组中最大的RNA病毒。SARS-CoV-2冠状病毒表面上的刺突蛋白（S蛋白）与人类病毒受体ACE2接触时，可以采取至少十种不同的结构状态。这种对感染机制的新见解为开发疫苗和治疗方法奠定基础。

图A 来自The Francis Crick Institute

冠状病毒的刺突蛋白（S）被整合到病毒包膜中，促进病毒进入靶细胞。为此，S蛋白的表面单元S1与细胞受体结合，而它的跨膜单元S2促进病毒包膜与细胞膜融合。膜融合依赖于宿主细胞蛋白酶在S1/S2和S2′位点对S蛋白进行切割，从而导致S蛋白激活。S蛋白切割可以发生在受感染细胞的构成性分泌途径中，也可以发生在病毒进入靶细胞的过程中，对病毒感染性至关重要。因此，负责这种切割的酶构成了抗病毒干预的潜在靶点。

2. ACE2（血管紧张素转换酶2）简介

2.1 ACE2结构、定位与表达

图B

早期研究观察到ACE2主要在心脏、肾脏和睾丸中定位，在其他多种组织中低水平表达，尤其是结肠和肺，而后来的研究也表明ACE2在肝脏和肠等其他器官中也具有重要作用。在心脏中，ACE2在内皮细胞和心肌细胞中表达。在肾脏中，ACE2分布于管状上皮细胞的管腔表面；在睾丸中，表达于睾丸间质细胞。ACE2通常定位于上皮细胞的腔面，这与ACE相反，ACE似乎均匀分布在极化细胞的顶膜和基底外侧膜之间。而当SARS冠状病毒通过表达ACE2的细胞腔面进行感染时，其感染效力提高10倍。

肾素-血管紧张素系统(RAS)在维持血压稳态以及哺乳动物体内体液和盐平衡方面起着关键作用。RAS的异常激活与心血管和肾脏疾病如高血压、心肌梗死和心力衰竭的发病机制有关。肾素作为蛋白酶，可切割血管紧张素原产生血管紧张素I。血管紧张素转换酶(ACE)是切割血管紧张素I产生血管紧张素II的关键蛋白酶，血管紧张素II（Ang II）是RAS的关键调节因子，并可通过两个G蛋白偶联受体，血管紧张素II受体1型受体(AT1R)和血管紧张素II受体2型受体(AT2R)发挥生物学功能。尽管存在其他Ang II生成酶(如组织蛋白酶和糜蛋白酶)，但通常认为ACE是调节RAS中Ang II产生的关键酶，也可能是唯一有效的酶。

2000年，发现了ACE的同系物血管紧张素转换酶2（ACE2）。随后的证据表明，ACE2通过将Ang II降解为七肽血管紧张素1–7，对激活的肾素-血管紧张素系统进行负调节。一些研究支持血管紧张素1–7的反调节作用，这一作用是通过降低多数AT1受体介导的作用，特别是在血管收缩和细胞增殖方面。因此，血管紧张素1–7由于其在心血管系统中的有益作用，是RAS系统的关键组成部分。除了具有产生血管紧张素 (1–7)能力之外，ACE2是一种多功能酶，其有益效果还可能是其作用于其他血管活性肽的能力的结果。

随后，ACE2作为肽酶之外的作用逐渐得到了阐明。特别是在2003年后，ACE2已被鉴定为非典（SARS）冠状病毒感染的一种必需受体，但也是抵抗非典致死性肺衰竭的一种保护性分子。有趣的是，ACE2的非典冠状病毒受体功能与其对Ang II降解的催化活性在机制上并无关联，而ACE2介导的Ang II降解对于肺保护免受非典型肺炎发病机制的影响仍然很重要。换句话说，SARS选择了具有作为肺保护作用的ACE2作为受体，让针对ACE2的靶向治疗（也就是上一次的假设）进退两难。

此外，ACE2及其同源物Collectrin已被鉴定为上皮细胞表面表达中性氨基酸转运蛋白所需的必需分子。Collectrin也可能在胰岛β细胞胰岛素分泌和/或胰岛细胞生长中发挥作用。

2.2 ACE2功能

在2000年克隆ACE2之后，迄今为止已经描述了三种主要的ACE2功能。

首先，ACE2已经成为RAS的一个强力负调节因子，可平衡ACE的多种功能。通过靶向血管紧张素II，ACE2在心血管系统和许多其他器官中显示出保护作用。

第二，ACE2被鉴定为引起SARS冠状病毒也是此次2019新冠状病毒的基本受体，而在SARS中，ACE2的下调在病毒感染后严重肺衰竭的发病机制中起着重要作用。

第三，ACE2及其同源物Collectrin均可与氨基酸转运蛋白结合，并在肾脏和肠道对氨基酸的吸收中发挥重要作用。

3. AXL（AXL受体酪氨酸激酶重组蛋白）简介

3.1 AXL结构与表达

图C

AXL受体酪氨酸激酶重组蛋白的产生是应用了重组DNA或重组RNA的技术从而获得的蛋白质。目前，体外重组蛋白的生产主要包括四大系统：原核蛋白表达，哺乳动物细胞蛋白表达，酵母蛋白表达及昆虫细胞蛋白表达。生产的蛋白在活性和应用方法方面均有所不同。根据自身的下游运用选择合适的蛋白表达系统，提高表达成功率。

AXL作为一种调控多个下游信号通路的受体酪氨酸激酶，在肿瘤的形成、增长及扩散中起到重要作用。这些过程包括了癌细胞的增殖、入侵、迁移，上皮间质细胞转化(EMT)，维持干细胞特性，肿瘤血管生成，以及肿瘤微环境中的免疫调节等。研究还发现AXL与病人对抗肿瘤化疗类药物（如紫杉醇和顺氯氨铂）或分子靶向药物（如埃洛替尼和吉非替尼）产生耐药性有关。近年来，AXL已成为癌症细胞免疫逃逸和耐药性的关键促进因素，导致侵袭性和转移性癌症。AXL是一种细胞表面受体酪氨酸激酶，是TAM家族激酶的一部分，包括TYRO3和MERTK。

3.2 AXL的相关抑制剂

可以抑制AXL的酪氨酸激酶活性，抑制多种癌细胞系的生长。已有研究表明，相关AXL抑制剂在包括非小细胞肺癌、慢性粒细胞白血病以及急性骨髓性白血病等不同肿瘤的动物模型中具有显著抑制肿瘤增长，提高生存率的作用。加拿大的华人学者Lai, Xu, Yan, Zhang & Zhang (2018) 的一篇文章表明，AXL抑制剂能够通过调节巨噬细胞的极化，从而促进肿瘤免疫。而在早前，Zhang, Li, Lee, Hu, Yan, Sanghera (2014) 就撰文分享了他们关于AXL抑制剂的研究进度。

文献引用 References

Lai, S., Xu, Q., Yan, J., Zhang, H., & Zhang, Z. (2018). AXL inhibitor promotes anti-tumor immunity through modulation of macrophage polarization.

Zhang, Z., Li, R., Lee, E., Hu, Y., Yan, J., & Sanghera, J. (2014). Novel and selective Axl inhibitors.

宿主：AXL受体酪氨酸激酶(AXL)重组蛋白的表达系统有：原核表达系统（主要包括大肠杆菌表达系统和枯草芽孢杆菌表达系统），真核表达系统（主要包括哺乳动物细胞表达系统，酵母表达系统，昆虫表达系统）各有优缺点，将克隆化基因插入合适载体后导入大肠杆菌用于表达大量蛋白质的方法一般称为原核表达。原核蛋白表达系统是迄今为止较为成熟可靠的蛋白表达系统，AXL受体酪氨酸激酶(AXL)重组蛋白能快速表达纯化各种不同来源蛋白。所制备的重组蛋白纯化可用于结构生物学研究、细胞生物学研究、蛋白质组学研究等的一系列研究。根据不同的表达要求，如表达量高低、目标蛋白的活性和表达产物的纯化方法，可选用适当的表达系统及相应的表达策略。