蚊子|陈根：S蛋白增加病毒突变，Delta毒株渐成优势变种昆虫

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文/陈根
从2020年末首次在印度出现到现在， Delta毒株已经成为了世界大部分地区的主要流行株。 Delta毒株不仅与尼泊尔、东南亚等地的新冠疫情反弹有关，其在英国和美国的传播更让人们清楚看到了它有多危险——Delta的传播力比2020年末在英国发现的传染性极高的Alpha毒株还要高出60% 。
现在，随着传播力超强的Delta毒株在南京的局部暴发，我国各省市再次严阵以待。事实上， 5月21日以来， Delta毒株就先后在内地攻陷广东广州、广东深圳、云南瑞丽、江苏南京。
并且，相较于广州、深圳6月疫情反弹历经六周平息，瑞丽7月疫情反弹和蔓延陇川已近尾声，南京疫情防御战才刚起步，就在短短几日内将传播链增至二百余人，这也使得南京的疫情防御将与广州相比更为艰巨。
Delta毒株为什么会成为世界大部分地区的主要流行株？面对Delta毒株日益成为新冠病毒优势种，人类又该作什么样的调整？
S蛋白增加病毒突变
新冠病毒作为一类（+）单链RNA病毒，其所包含的单链RNA相当于细胞中的mRNA ，可以直接在细胞内翻译出所编码的蛋白质，如衣壳蛋白和病毒的RNA聚合酶，本就具有稳定性更差，变异速度更快，突变率也更高的特点。
并且，新冠病毒与SARS-CoV和MERS-CoV同为β-冠状病毒属，是感染人的第7种冠状病毒，主要结构蛋白包括S蛋白（棘突）、E蛋白（包膜）、M蛋白（跨膜）和N蛋白（核衣壳），而在新冠病毒的四种结构蛋白中， S蛋白上的突变位点最多，也最关键。
这是因为， S蛋白是新冠病毒与人体结合而发生感染的关键蛋白， S蛋白上的受体结合域（RBD），也是与人体细胞受体结合的重要区域。新冠病毒主要就是通过S蛋白与宿主细胞表面ACE2受体结合感染宿主细胞，这也让S蛋白成为绝大多数新冠疫苗发挥保护效力的靶标蛋白。
具体来看，每个新冠病毒颗粒外表面都分布着24-40个随意排列的S蛋白。尽管其他类型病毒同样存在这样的外部融合蛋白，但新冠病毒的S蛋白显然更加“狡猾” 。
2020年8月，马克斯·普朗克生物物理研究所的生物化学家们曾发表论文，称发现新冠病毒的S蛋白具有3个类似铰链的结构，这让S蛋白灵活异常。在这样的结构下， S蛋白可以摇摆、旋转，轻松“扫描”更大面积的细胞表面，多点同时结合。
新冠病毒的变异也主要出现在S蛋白中。比如，英国变异毒株Alpha就是S蛋白的第501个氨基酸残基发生变化；编码的氨基酸从天冬酰胺（缩写N）变成了酪氨酸（缩写Y）；S蛋白的第501位氨基酸能直接影响病毒与人体细胞的结合。其导致的最直接结果就是，病毒传染性显著变强——感染者的增长率，比其他变异毒株高71% 。
再比如，南非变异毒株Beta以及巴西的变异毒株Gamma（γ）、Zeta（ζ）就是在S蛋白的第501个氨基酸残基发生变化的基础上，新增了E484K突变，也就是S蛋白第484位氨基酸发生变化，从谷氨酸（E）变成了赖氨酸（K）。
此次全球流行的Delta变异株相较于其他变异株，则在S蛋白上新增了3个重要突变“L452R”、“T478K”和“P681R” 。
其中， L452R突变既增加了S蛋白对受体的亲和力，又降低了抗体识别，包括恢复期血清中存在的抗体以及一些临床上重要的中和单克隆抗体的识别；T478K突变可能会直接增强S蛋白和受体的相互作用，并以此逃避免疫系统监视；P681R突变可间接增强S蛋白介导的病毒入侵细胞过程，从而增加病毒的传染力。
并且，多地还出现了从Delta到Deltaplus的进展，所谓的Deltaplus主要是在Delta变异体的基础上，其S蛋白增加了K417N突变。研究显示，该突变具有免疫抑制作用，也就是说， Deltaplus可能具有和Delta相似的传播能力，同时具有更强的免疫逃逸能力。
病毒载量增加1260倍
从变异株Alpha 到Beta ，再到Gamma和Delta ，每次变异，新冠病毒都携带着更强的传播力。更重要的是，突变除了增加病毒与受体结合的可能以获得更大机会进入人体， Delta还带来了更高的病毒载量，这也是Delta毒株逐渐演化成优势变异毒株的原因所在。
要知道，在病毒从基因组到蛋白质的转变中，需要生成mRNA以完成蛋白质的合成和基因组的复制。新冠病毒进入细胞，正是为了利用宿主的“细胞工厂” ，为自己生产新的核酸和蛋白，即在病毒RNA进入细胞后，细胞质中的核糖体将病毒RNA翻译成多种蛋白质，包括参与RNA合成的蛋白质和制造新病毒颗粒的结构蛋白。通过这种方式，病毒完成了自我复制。