聚焦|细胞内接收新冠病毒的“叛徒”长什么样?西湖大学解析了其三维结构

2020-02-19 20:12     财联社

《科创板日报》(上海,记者 金小莫)讯,从细胞分子水平来看,新冠病毒是如何与人体细胞结合,进而导致细胞感染的?疫情发生后,这一问题就在全球生命科学家的实验室里、研讨室里被反复讨论着。

西湖大学周强实验室给出了一块"敲门砖"。其在全球范围内率先解析出了新冠病毒的受体细胞ACE2的全长结构。北京时间2月19日凌晨3点左右,相关研究内容上线bioRxiv平台(记者注:这是一个免费的在线档案和分发服务平台,用于生命科学中未发表的预印本)。

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ACE2-B0AT1 复合物的冷冻电镜密度图,来源:西湖大学

"和我想象的不太一样。"看到预印本后,计算结构生物学研究者、上海科技大学iHuman研究所赵素文教授向《科创板日报》记者表示。

通俗来讲,病毒要进入细胞,先得进入细胞膜,在这之前病毒会先与对应的受体"接头"--如果说细胞膜是保护细胞的围墙,受体是"门锁",那么病毒的刺突蛋白就是打开门锁的"钥匙"。早前的研究显示,与新冠病毒接头的"门锁"和SARS一样,还是ACE2蛋白。

不过,ACE2蛋白是如何与新冠病毒结合的?能否阻碍结合过程以达到防御效果?要回答这些问题,科学家们必须先知道ACE2蛋白的三维结构。

"解析蛋白质的结构,是全球生命科学家所面对的重大科学问题之一。"赵素文解释说,因为其结构在很大程度上决定了蛋白质的性质与功能。

此次,周强教授及博士后鄢仁鸿利用肠道内的氨基酸转运蛋白B0AT1,借助冷冻电镜这一工具成功解析了ACE2蛋白的三维结构,分辨率达到2.9埃。

"从已公布的结果来看,ACE2蛋白形似一颗大树,它的'树根'插入细胞膜,'树冠'负责接触新冠病毒,而'树干'则比我想象得还要长。"赵素文解释说,病毒在抓牢了"树冠"之后,离最位于"树根"处"最终目的地"细胞膜还有较远的距离,这最后一段路是如何走的?中间又发生了什么构象变化?有没有其他蛋白参与?阻断这些未知的过程是否可以拦截病毒的侵染?这些都还有待科学家的进一步分析。

目前该领域的科研争夺赛正在全球生命科学家中分秒必争地开展着。几天前,美国国家过敏和传染病研究所疫苗研究中心解构了新冠病毒刺突蛋白。研究人员发现,新冠病毒的刺突蛋白与ACE2蛋白的亲和力是SARS的10到20倍,因此其传染性更强。

"真正的研究工作才刚刚开始。"赵素文表示,下一步,早日获取ACE2蛋白与刺突蛋白的复合物结构将是科研人员奋力争夺的"圣杯"。

"获得复合物结构将帮助我们理解新冠病毒的感染机制。这是一个漫长的科研过程,毕竟针对SARS病毒感染机制的研究花了十几年,也没有弄得非常清楚。"赵素文强调,科研必须有耐心、必须有持续投入。

一个好消息是,对于新药研发来说,并不需要如此详尽的科学过程。根据现有科研结果,制药企业已有足够"素材"可有的放矢地进行相关药物研发。

同时,赵素文透露,她正在等待着科学家们将完整的科研成果公布出来。基于上述成果,从事计算工作的科学家们能在复合物结构解出之前,深入理解新冠病毒的感染过程。

《科创板日报》记者从西湖大学获悉,目前周强实验室仍在进一步课题攻关中。

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