2022年3月，北京大學免疫學系與天然藥物國家重點實驗室聯(lián)合團隊在《Frontiers in Molecular Biosciences》期刊發(fā)表了題為《Tuftsin: A Natural Molecule Against SARS-CoV-2 Infection》的研究論文。該研究首次揭示天然免疫肽Tuftsin通過靶向ACE2與NRP1受體抑制新冠病毒感染的分子機制，為COVID-19治療藥物開發(fā)提供了新方向。

一 研究背景與意義

盡管新冠疫苗已廣泛應用，但病毒變異與抗體效力的不確定性仍威脅全球公共衛(wèi)生安全。Tuftsin作為一種天然免疫調(diào)節(jié)肽，因其低毒性、高穩(wěn)定性和廣譜免疫活性備受關(guān)注。北京大學團隊通過整合生物信息學、分子模擬與生物物理技術(shù)，系統(tǒng)驗證了Tuftsin阻斷病毒入侵的分子機制，為基于天然分子的抗病毒策略提供了重要理論依據(jù)。

二 分子對接：鎖定藥物與受體的精準結(jié)合

實驗思路與設計

研究團隊采用Discovery Studio 2021軟件，對Tuftsin與ACE2（PDB ID: 1R42）、NRP1（PDB ID: 2QQ1）進行柔性分子對接。通過定義病毒S1蛋白結(jié)合域為活性位點，模擬Tuftsin與受體的空間結(jié)合模式，并計算結(jié)合自由能。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

1.高親和力結(jié)合：Tuftsin與ACE2結(jié)合自由能為-6.9 kcal/mol，與NRP1結(jié)合自由能達-8.1 kcal/mol，表明自發(fā)穩(wěn)定結(jié)合。

2. 競爭性抑制：Tuftsin通過氫鍵、鹽橋等作用占據(jù)ACE2的Q24、M82等關(guān)鍵殘基，與NRP1的D320、E348等結(jié)合位點重疊，直接阻斷S1蛋白與宿主受體的互作。

三 SPR技術(shù)：實時驗證分子互作的“金標準”

實驗策略

利用Biacore T200系統(tǒng)，將重組ACE2/NRP1固定于CM5芯片表面，通過梯度濃度Tuftsin溶液（15.6-1000 μM）進行實時結(jié)合動力學檢測，并采用穩(wěn)態(tài)親和模型計算解離常數(shù)（K_D）。

突破性結(jié)論

1.直接結(jié)合證據(jù)：SPR數(shù)據(jù)顯示Tuftsin與ACE2的K_D為460 μM，與NRP1的K_D低至10.65 μM，證實其特異性結(jié)合能力。

2. 劑量依賴性抑制：競爭實驗表明，625 μM Tuftsin可完全阻斷S1蛋白與ACE2的結(jié)合，抑制效率達100%，為臨床劑量設計提供關(guān)鍵參數(shù)。

四技術(shù)應用價值

本研究成功展示了分子對接與SPR技術(shù)的協(xié)同優(yōu)勢：
? 分子對接：快速篩選潛在結(jié)合位點，降低實驗試錯成本；
? SPR技術(shù)：實時、定量解析分子互作動力學，為藥物效價評估提供精準數(shù)據(jù)。
   兩種技術(shù)的結(jié)合，可顯著加速從虛擬篩選到實驗驗證的研發(fā)流程，尤其適用于抗病毒藥物、抗體工程等前沿領域。

FIGURE 3 | The binding of tuftsin to ACE2 and NRP1 was determined by SPR assay. (A) (Left) Binding curves of tuftsin with ACE2. The KD of the ACE2 protein with

a series of concentrations of tuftsin was calculated by using a 1:1 binding model. Data are presented as response units (RU) over time (S). (Right) The fitting carve of tuftsin

with ACE2. (B) (Left) Binding curves of tuftsin with NRP1. The KD of the NRP1 protein with a series of concentrations of tuftsin was calculated by using a 1:1 binding

model. Other interpretations are the same as above. (Right) The fitting carve of tuftsin with NRP1.

FIGURE 4 | Tuftsin inhibits the SARS-CoV-2 S1 binding to ACE2. The binding activity of SARA-CoV-2 S1-protein to ACE2 in the presence of increasing concentrations of tuftsin. The gray “blank” line represents the binding response of S1-protein with ACE2 alone for negative control. Then, multiple concentrations of tuftsin were added based on the “blank” for comparison. Intensive concentrations of tuftin showed enhanced inhibitory effects.

Huang J, Wang J, Li Y, Wang Z, Chu M, Wang Y. Tuftsin: A Natural Molecule Against SARS-CoV-2 Infection. Front Mol Biosci. 2022 Mar 23;9:859162. doi: 10.3389/fmolb.2022.859162. PMID: 35402510; PMCID: PMC8984176.

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