中科院最新《细胞》论文发现简单几个变异

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来源:学术经纬 今日,顶尖学术期刊《细胞》杂志在线发表了一篇来自中科院微生物研究所严景华研究员和齐建勋研究员联合团队发表的最新论文。该论文揭示了新冠病毒(SARS-CoV-2)利用人类ACE2受体进入细胞的结构基础,对于了解病毒的病理发生有着重要的意义。 值得

来源:学术经纬

今日,顶尖学术期刊《细胞》杂志在线发表了一篇来自中科院微生物研究所严景华研究员和齐建勋研究员联合团队发表的最新论文。该论文揭示了新冠病毒(SARS-CoV-2)利用人类ACE2受体进入细胞的结构基础,对于了解病毒的病理发生有着重要的意义。

值得一提的是,该论文属于正式发表前的提前公开,目的是为了尽早让更多人看到其中的信息。文章虽已经过同行评议,正式被《细胞》接受,但还没有完成最终的校对工作,因此文中可能存在一些细节上的错误。点击文末“阅读原文/Read more”,即可访问该论文的在线版本。

研究人员们在论文里指出,ACE2被认为是新冠病毒进入细胞的关键受体。为了更好地了解新冠病毒表面的S蛋白如何与人类ACE2进行结合,研究人员们决定从结构上一探究竟。不过首先,他们要确定新冠病毒S蛋白的哪些区域负责与ACE2结合。

具体来看,S蛋白可以大致分为几大块,包括S1区域,S2区域,跨膜区域,以及胞质结构域。获得相应的蛋白后,研究人员们发现,只有S1区域,以及S1区域的C端,出现了与人类ACE2蛋白的共定位,而S1区域的N端则不能结合ACE2蛋白。这些结果表明,新冠病毒S蛋白的S1区域C端,正是与ACE2结合的关键。

▲S蛋白S1区域的C端,是病毒结合受体的关键(图片来源:参考资料[1])

随后,研究人员们获得了这一区域与ACE2结合的晶体结构,并发现病毒蛋白与受体的结合,主要依赖于亲水基团产生的极性作用。与这个假设相一致,如果将ACE2蛋白上的关键氨基酸K353进行突变,就足以破坏病毒蛋白和受体的结合。

接下来,就是很多人都关心的一个问题:和SARS病毒比起来,新冠病毒与受体的结合能力究竟如何?过去的一些研究表明,新冠病毒的受体结合力要强于SARS病毒,而本研究也再次支持了这点。尽管“新冠病毒-受体”与“SARS病毒-受体”的结构存在很高的相似性,一些关键氨基酸的替换,却让新冠病毒拥有更强的受体结合能力。研究人员们通过计算与受体的解离常数,发现新冠病毒的受体结合力,约为SARS病毒的4倍。

▲新冠病毒(B)与SARS病毒(C)与受体的结合示意图。一些氨基酸的替换,让新冠病毒具有更强的受体亲和力(图片来源:参考资料[1])

更糟糕的是,这些氨基酸的替换不但增加了新冠病毒的受体结合力,还让一些针对SARS病毒的抗体失去了作用。研究人员们指出,一些能够针对SARS病毒受体结合域的单克隆抗体或多克隆抗体,均无法有效结合新冠病毒的S蛋白。这不但表明两者的表位有明显区别,也说明我们无法简单通过使用针对SARS病毒的抗体,来进行新冠病毒疾病的预防或治疗。

研究人员们总结指出,该研究提供的结构上的信息,有助于我们理解新冠病毒的病理发生,并且为开发抑制病毒的方法提供了洞见。

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