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为探究 SARS-CoV-2 刺突蛋白（SP）与受体结合机制，研究人员开展藻蓝胆素（PCB）与 SP 及其受体结合域（RBD）相互作用研究。发现 PCB 与 SP 高亲和力结合（Ka=2.1×10? M?1），可改变 RBD 构象并降低其与 ACE-2 结合能力，为抗新冠药物开发提供新方向。
新冠疫情虽已进入常态化防控阶段，但病毒变异株的潜在威胁与免疫缺陷人群的治疗需求始终是科学界关注的焦点。作为新冠病毒入侵宿主细胞的关键 “钥匙”，刺突蛋白（Spike Protein, SP）的结构稳定性与受体结合能力直接决定病毒的感染效率。然而，病毒表面刺突蛋白缺乏游离巯基，其依赖的两对半稳定二硫键成为干预病毒功能的潜在靶点。如何寻找既能通过非共价作用稳定刺突蛋白构象，又能通过共价修饰调节二硫键活性的天然化合物，成为突破现有抗病毒药物研发瓶颈的重要方向。
在这样的背景下，塞尔维亚科学技术发展与创新部及塞尔维亚科学院支持的研究团队，针对食品源生物活性色素藻蓝胆素（Phycocyanobilin, PCB）开展了深入研究。相关成果发表于《Archives of Biochemistry and Biophysics》，为揭示天然化合物抗新冠病毒机制提供了新视角。
关键技术方法
研究主要采用荧光猝灭法分析 PCB 与刺突蛋白及其受体结合域（Receptor-Binding Domain, RBD）的非共价相互作用，通过分子对接技术预测 PCB 在刺突蛋白上的结合位点，并利用氧化还原蛋白质组学定位 RBD 中具有反应活性的半胱氨酸（Cysteine, Cys）位点。实验中使用了重组 SARS-CoV-2 刺突蛋白 RBD 抗原（319-541 氨基酸，表达于 CHO 细胞）和全长刺突蛋白（表达于 HEK293 细胞），PCB 则从螺旋藻粉蛋白提取物中分离获得。
研究结果
非共价相互作用研究
荧光猝灭实验表明，当以 280 nm 激发时，刺突蛋白在 336 nm 处有最大发射峰，RBD 的最大发射峰位于 333 nm。随着 PCB 滴定，两者荧光强度均呈渐进性下降且无明显峰位移，其中刺突蛋白的猝灭效应显著强于 RBD，显示 PCB 与刺突蛋白的非共价结合亲和力更高（刺突蛋白 Ka=2.1×10? M?1，RBD Ka=8.4×10? M?1）。
共价结合机制与结合位点预测
分子对接显示，PCB 在刺突蛋白上存在两个结合位点：一是与胆红素 / 胆绿素结合口袋重叠的区域，二是 RBD 中靠近 Cys432 的疏水口袋，后者成为 PCB 与 RBD 共价对接的优先靶点。氧化还原蛋白质组学进一步映射到 RBD 中具有反应活性的 Cys432、Cys391 和 Cys525 位点，证实 PCB 通过巯基相关反应与刺突蛋白及 RBD 发生共价结合。
对 RBD 构象与功能的影响
PCB 修饰后的 RBD 与人类血管紧张素转换酶 2（Angiotensin-Converting Enzyme 2, ACE-2）的结合能力显著降低，表明 PCB 通过非共价与共价结合双重机制改变 RBD 构象，干扰其与宿主受体的相互作用。
结论与讨论
本研究首次证实 PCB 可与缺乏游离巯基的蛋白质半稳定二硫键发生反应，为靶向病毒刺突蛋白的抗病毒策略提供了新范式。高亲和力的非共价结合使 PCB 能够稳定刺突蛋白的非活性（闭合）构象，而共价修饰则通过调控 RBD 关键半胱氨酸位点直接削弱病毒与宿主细胞的结合能力。这种双重作用机制不仅为开发天然来源的抗新冠病毒化合物奠定了基础，也为应对病毒变异株提供了潜在解决方案。值得关注的是，螺旋藻来源的 PCB 作为食品源生物活性成分，其安全性与可及性为后续临床转化提供了独特优势。未来研究可进一步探索 PCB 在动物模型中的抗病毒效果及药代动力学特性，推动其从基础研究向临床应用的转化。
