天然分子Tuftsin抗新冠病毒机制：分子对接与SPR技术的应用启示

2022年3月，北京大学免疫学系与天然药物国家重点实验室联合团队在《Frontiers in Molecular Biosciences》期刊发表了题为《Tuftsin: A Natural Molecule Against SARS-CoV-2 Infection》的研究论文。该研究首次揭示天然免疫肽Tuftsin通过靶向ACE2与NRP1受体抑制新冠病毒感染的分子机制，为COVID-19治疗药物开发提供了新方向。

一 研究背景与意义

尽管新冠疫苗已广泛应用，但病毒变异与抗体效力的不确定性仍威胁全球公共卫生安全。Tuftsin作为一种天然免疫调节肽，因其低毒性、高稳定性和广谱免疫活性备受关注。北京大学团队通过整合生物信息学、分子模拟与生物物理技术，系统验证了Tuftsin阻断病毒入侵的分子机制，为基于天然分子的抗病毒策略提供了重要理论依据。

二 分子对接：锁定药物与受体的精准结合

实验思路与设计

研究团队采用Discovery Studio 2021软件，对Tuftsin与ACE2（PDB ID: 1R42）、NRP1（PDB ID: 2QQ1）进行柔性分子对接。通过定义病毒S1蛋白结合域为活性位点，模拟Tuftsin与受体的空间结合模式，并计算结合自由能。

关键发现

1.高亲和力结合：Tuftsin与ACE2结合自由能为-6.9 kcal/mol，与NRP1结合自由能达-8.1 kcal/mol，表明自发稳定结合。

2. 竞争性抑制：Tuftsin通过氢键、盐桥等作用占据ACE2的Q24、M82等关键残基，与NRP1的D320、E348等结合位点重叠，直接阻断S1蛋白与宿主受体的互作。

三 SPR技术：实时验证分子互作的“金标准”

实验策略

利用Biacore T200系统，将重组ACE2/NRP1固定于CM5芯片表面，通过梯度浓度Tuftsin溶液（15.6-1000 μM）进行实时结合动力学检测，并采用稳态亲和模型计算解离常数（K_D）。

突破性结论

1.直接结合证据：SPR数据显示Tuftsin与ACE2的K_D为460 μM，与NRP1的K_D低至10.65 μM，证实其特异性结合能力。

2. 剂量依赖性抑制：竞争实验表明，625 μM Tuftsin可完全阻断S1蛋白与ACE2的结合，抑制效率达100%，为临床剂量设计提供关键参数。

四技术应用价值

本研究成功展示了分子对接与SPR技术的协同优势：
• 分子对接：快速筛选潜在结合位点，降低实验试错成本；
• SPR技术：实时、定量解析分子互作动力学，为药物效价评估提供精准数据。
   两种技术的结合，可显著加速从虚拟筛选到实验验证的研发流程，尤其适用于抗病毒药物、抗体工程等前沿领域。

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.

研锦生物可以利用基于靶点或小分子结构的药物设计方法，对可购买化合物、天然产物等数据库进行虚拟筛选，并获得潜在活性的化合物列表供进一步活性实验确证。面向制药企业和科研院所，可提供一站式的早期药物研发服务，包括虚拟药物筛选、先导优化、靶标预测、 动力学模拟等，涉及小分子化学药、生物药、中药等多种新药类型，为您提供优质的药物发现服务

 联系我们 

技术交流 | 业务咨询

邮件：15337192895@163.com

电话 | 微信：15337192895 (张老师）

Yangenebio对于中药及小分子药物研究，建立了一套完整的技术服务体系：

武汉研锦生物科技有限公司（YanGeneBio）提供产品：

1,天然产物、中药、代谢物等化合物靶点发现及SPR亲和力验证解决方案：

1）中药／复方的有效成分高精度鉴定，网络药理学分析及SPR验证互作；

2）化合物钓靶（标记法）:ABPP钓靶（特异性强，重复性高，细胞水平钓靶）；

3）化合物钓靶（非标记法）:Lip-MS/CETSA（细胞、组织裂解液水平钓靶）；

4)SPR/MST/BLI/ITC/DSF等策略检测分子间亲和力；

5）药﹣靶结合位点分析（Lip-MS+分子对接鉴定纯蛋白与化合物互作位点）；

6）蛋白-蛋白结合位点分析（交联质谱+分子对接鉴定2个纯蛋白间互作位点）；

7）ABPP-WB/CETSA-WB 在细胞水平鉴定药物与靶点蛋白互作分析；

8）提供真核、原核蛋白表达纯化服务；

9）提供定制化基因敲除细胞模型验证药物活性；

10）基于分子对接等策略提供化合物高通量虚拟筛选技术服务；

11）提供蛋白、抗体芯片筛选服务：磷酸化抗体芯片，炎症因子蛋白芯片等检测服务；

12）提供Olink多因子蛋白组学检测服务。

2,提供重组活性细胞因子产品：应用类器官培养、完全培养基添加剂、干细胞培养、细胞治疗等领域。

3,提供分子互作仪、细胞电转仪、蛋白纯化仪、核酸合成仪及纯化仪等设备。