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破解新冠病毒如何侵染人體細胞

來源:光明日報 作者:晉浩天 2020年02月22日 15:41

  2月21日凌晨,西湖大學周強研究團隊在論文預印本網站BioRxiv再次發文,報道新冠病毒表面S蛋白受體結合結構域與細胞表面受體ACE2全長蛋白(以下簡稱ACE2)的復合物冷凍電鏡結構,揭開了新冠病毒入侵人體細胞的神秘面紗。

  研究發現,新冠病毒感染人體細胞的關鍵在于冠狀病毒的S蛋白與人體ACE2的結合。準確地說,是S蛋白“劫持”了原本是控制血壓的ACE2,通過與它的結合入侵人體。一個人體細胞的蛋白,怎么會與病毒發生聯系?西湖大學特聘研究員陶亮用了一個形象的比喻:“如果把人體想象成一間房屋,把新冠病毒想象成強盜,那么,ACE2就是這間房屋的‘門把手’;S蛋白抓住了它,病毒從而長驅直入闖進人體細胞?!?/p>

  雖然S蛋白和ACE2是敵我雙方接觸的最前線,但在此次疫情暴發前,科學家們從未看清ACE2的全貌及ACE2與新冠病毒S蛋白的相互作用。兩天前,周強實驗室在世界范圍內率先報道了ACE2的高分辨三維空間結構,這一次,他們進一步解析出ACE2與新冠病毒S蛋白受體結合結構域的復合物結構。

  他們發現,在形態上,新冠病毒的S蛋白像一座橋橫跨在ACE2表面,又像病毒的一只手,緊緊抓住ACE2,這一點與SARS病毒很相似。新冠病毒S蛋白的受體結合結構域與SARS病毒的序列也非常像,相似性達到82%。對比此前已經解析出來的SARS病毒與ACE2的相互作用,新冠病毒S蛋白有一部分氨基酸殘基發生了較大改變。這也許可以解釋為什么新冠病毒和SARS與ACE2的結合能力不一樣,這種結合能力可能影響了病毒的傳染力。

  周強表示,蛋白質的結構在很大程度上決定了它的性質與功能,看清新冠病毒S蛋白、ACE2及其相互作用的結構,相當于看清了“敵人的樣子”,為后續科學家的靶向藥物研究提供了更多信息。該項研究成果的另一個意義是,計算生物學的研究人員可以在此基礎上構建不同的模型,進而展開具有針對性的研究,為藥物設計和檢測手段開發提供堅實基礎。

  清華大學王新泉研究團隊和中國科學院微生物研究所齊建勛研究團隊分別獨立解析了ACE2的N端蛋白酶結構域與新冠病毒S蛋白受體結合結構域的晶體結構。這些信息與周強團隊的電鏡結構互為支持。值得一提的是,三個獨立團隊都選擇在第一時間將其復合物的原子坐標向全社會公布,以提高其可能的利用率。

(責編:鄢妮)
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