盘点！分子互作“金标准” Biacore在CNS文章中的使用（下）

3 月 20, 2025

在上期CNS顶刊与Biacore的药物开发研究中，Biacore team为大家介绍了超强可逆结合的小分子药物（亲和力61 pM），共价结合的放射性药物，“中医药献给世界的一份礼物”——青蒿素、蛋白质设计、PROTAC/分子胶水（四组分同时检测）等内容。

本期，我们来关注“大象无形”的基础科研部分，包括人类进化、遗传机制、病毒、植物免疫、结构生物学等领域。

✦ 进化篇 ✦

古老基因对现代人类免疫系统的持久影响分析

11月，墨尔本大学等单位在Cell上发表的研究成果揭示了古老人类基因KIR3DL1114对大洋洲原住民免疫系统的影响，该基因与高频率的HLA-A24:02配对，可能导致他们更容易受到流感等疾病的侵害1。

文章使用Biacore检测HLA分子与不同基因序列的识别、结合情况，为理解不同人群对疾病易感性的差异提供了新的见解。

图1：Biacore检测不同基因序列与对应HLA分子之间的相互作用

脊椎动物的进化之旅与某RNA原件有关

2月，基因技术公司系等单位，在Cell上发表的研究成果中，发现了一种名为RetroMyelin的逆转录病毒RNA元件，它在所有有颌的脊椎动物中控制着髓鞘的形成，从而对脊椎动物进化产生了重要影响²。

RetroMyelin通过与转录因子SOX10相结合（使用Biacore完成了该实验），调节髓鞘主要成分Mbp的表达，进而影响髓鞘的形成。

研究还发现，RetroMyelin的获得很可能是在物种分化后独立发生的，这表明逆转录病毒的整合与脊椎动物髓鞘的形成存在密切关联。

图2：Biacore检测RetroMyelin原件与转录因子SOX10的互作结果

✦ 分子机制篇 ✦

ER应激期间线粒体蛋白翻译的 “避风港”：PERK-ATAD3A

8月，剑桥大学在Science上发表的研究论文，证明在ER应激期间，线粒体蛋白ATAD3A与PERK结合，并竞争性抑制PERK对eIF2a的磷酸化，从而减弱PERK信号通路并保护线粒体翻译，进而缓解ER应激引起的翻译抑制对线粒体的影响，揭示了ER应激期间翻译效率的细胞器特异性差异3。

文中使用Biacore检测ATAD3A与PERK近端环区域的结合。

图3：Biacore检测ATAD3A与PERK的相互作用

大脑独特的左右差异背后的遗传机制

5月，英国伦敦大学学院等单位在Science上发表的研究论文，揭示了Cachd1蛋白在调控斑马鱼脑部神经元不对称性中的重要作用4。

研究中用Biacore测定了小鼠CACHD1ECD与FZD受体和LRP6共受体的结合亲和力，结果表明CACHD1可以与Wnt信号通路的两个关键受体FZD和LRP6结合，并可能通过竞争性结合的方式影响Wnt信号通路的活动。

图4：Biacore测定CACHD1与FZD和LRP6受体的结合

✦ 植物免疫篇 ✦

水稻刹车机制调控免疫反应

5月，中国科学院分子植物科学卓越创新中心在Nature上发表的论文中报导了水稻中的U-box泛素E3连接酶OsCIE1作为刹车分子抑制OsCERK15。在无病原菌侵染的时期，OsCIE1泛素化OsCERK1，降低其激酶活性。

当水稻面临病原真菌入侵时，真菌细胞壁上的长链几丁质迅速诱导OsCERK1的激酶活性，激活的OsCERK1磷酸化OsCIE1并阻断其E3连接酶活性，从而释放刹车并促进免疫反应。

文章使用Biacore检测OsCIE1 U-box域与OsUBC8之间的结合亲和力，结果表明，Asp的Ser237磷酸化模拟突变显著降低了 U-box 与 OsUBC8 之间的亲和力。

图5：OsUBC8与野生型和S237D突变体U-Box的结合能力变化

✦ 细菌-噬菌体反免疫机制 ✦

10月，北京化工大学等单位在Nature上发表的研究成果中，报导了噬菌体编码的抗细菌Thoeris系统的“海绵蛋白”Tad1和Tad2均为具有两种不同的结合口袋的“超级海绵蛋白”，能够同时吸附抑制CBASS系统或III型CRISPR-Cas系统的环状寡核苷酸信号分子，从而逃逸细菌免疫⁶。

文章使用Biacore检测HgmTad2与环状二核苷酸的结合，结果显示cGG与HgmTad2的结合KD值高达24.2 pM，这解释了为什么HgmTad2在大肠杆菌中表达时能够稳定结合内源性的cGG。

图6：不同CDN分子与HgmTad2亲和力结合对比

✦ 病毒篇 ✦

中国科学家团队首次揭示乙肝病毒表面抗原结构

9月，上海科技大学/清华大学/南开大学/中国科学院以及中国食品药品检定研究院等单位在Science上发表了题为“Inherent symmetry and flexibility in hepatitis B virus subviral particles”的研究论文，研究了乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）的结构和组装机制，表征了乙肝表面蛋白及其自组装体表现出的高度结构柔性，揭示了其在病毒粒子表面形成多样寡聚形态的分子基础7。

文中使用Biacore检测了抗体与HBsAg的结合（图7）。

图7：SPR检测三种抗体与HBsAg的结合

新冠变体JN.1的免疫逃逸

11月北京大学研究团队在Nature在线发表的研究成果中，报道了JN.1谱系中的KP.3具有强大的免疫逃逸能力和受体结合能力8。

源自IGHV3-53/3-66的1类中和抗体（NAbs）对JN.1的野生型反应性具有重要贡献。然而，KP.2和KP.3能够逃逸这些抗体中的大部分，甚至包括由JN.1诱导的抗体，这些都表明了开发疫苗加强针的重要性。

文章采用Biacore及Protein A芯片检测不同病毒RBD及ACE2蛋白之间的亲和力，发现JN.1中的L455S突变减弱了BA.2.86 RBD的高亲和力，F456L和R346T + F456L对JN.1的hACE2结合亲和力影响不大，而KP.3的Q493E突变在JN.1 + F456L的基础上显著提高了受体结合亲和力。

图8：不同新冠病毒RBD与受体蛋白的亲和力强弱

禽流感病毒的单个突变增加感染人的风险

12月，斯克里普斯研究所在Science上发表了的研究成果中，表明感染美国奶牛的H5N1“禽流感”病毒中的一个突变可能会增强这种病毒附着在人类细胞上的能力，并揭示了这种受体特异性改变的分子基础9。

文中使用Biacore测定了大量的病毒或其突变体H5 HA与禽类或人类受体的亲和力，以及受体与唾液糖苷的结合。

结果表明，Q226L突变可以完全改变H5 HA的受体结合特异性，使其从禽类受体转变为人类受体，一些其他突变体可以进一步增强H5 HA与人类受体的结合亲和力（图9）。

图9：比较不同HA突变体与禽类/人类受体亲和力的差异

2024年CNS “金字塔尖”& Biacore“金标准”的发表成果中，囊括了生命进化、分子机制、药物开发、疫苗设计、新疗法发现等多种应用，如需获取更多信息，欢迎联系您身边的Biacore产品团队！

从“无用之问”的生命进化，到“上帝之手”的药物设计，CNS文章汇集了各个领域顶尖学者的智慧，见证着科技进步的一次次里程碑。

Biacore在此致敬每一份实验室长明的灯：此时的你我，或许正与某个改写时代的分子，共享同一秒的时空。