SARS-CoV-2刺突蛋白通过结构特异性激活TLR4/MD2复合体的机制及其在炎症调控中的作用

本研究针对SARS-CoV-2刺突蛋白异常激活TLR4/MD2复合体引发细胞因子风暴的机制尚不明确的问题，通过蛋白质对接、500 ns分子动力学模拟及结合能计算等方法，首次揭示S1亚基（尤其是RBD和NTD结构域）是TLR4/MD2的关键作用界面，发现单体形式比三聚体具有更强结合稳定性，并鉴定出多个糖基化位点与热点残基，为靶向免疫调控治疗提供新策略。

　　

Toll样受体4（TLR4）与髓样分化因子2（MD2）形成的复合体在病毒感染的先天免疫（innate immunity）感知和炎症反应中起核心作用。最新证据表明，SARS-CoV-2刺突（Spike）蛋白等病毒糖蛋白可通过异常激活TLR4途径加剧细胞因子风暴，但其分子机制仍未明确。本研究采用计算生物学方法系统分析了刺突蛋白单体与三聚体与TLR4/MD2受体的相互作用模式。通过蛋白质-分子对接、长达500纳秒的分子动力学模拟、相互作用谱分析、主成分分析（PCA）、自由能景观测绘和结合亲和力计算，发现刺突蛋白的S1亚基——特别是受体结合结构域（RBD）和^N末端结构域（NTD）——是与TLR4/MD2结合的主要界面，这一发现具有创新性。研究显示，单体形式较三聚体具有更多氢键和盐桥、更低结合能以及更稳定的能量景观特征，表明其相互作用更强且更稳定。单体中两个^N-连接糖基化位点靠近MD2结合口袋，而三聚体中仅有一个，提示糖基化可能参与调控受体激活过程。多个热点残基被鉴定为潜在治疗靶点。这些结果共同表明，SARS-CoV-2刺突蛋白通过结构域特异性相互作用与TLR4/MD2结合，可能调控先天免疫信号通路。