Science：剖析新冠病毒S蛋白结构，助力疫苗研发
2020-02-22 王昭月 生物探索
2月19日，《Science》在线发表了SARS-CoV-2病毒表面S蛋白三聚体的高清结构，极大促进了全世界科学家们开发疫苗和抗病毒药物。该研究由德州大学奥斯汀分校和美国国立卫生研究院NIH的研究人员合作完成。
俗话说“知己知彼，百战不殆”。新冠肺炎疫情在中国乃至全世界的蔓延引起广大关注，因此研究SARS-CoV-2病毒对疫情的控制迫在眉睫。
2月19日，《Science》在线发表了SARS-CoV-2病毒表面S蛋白三聚体的高清结构，极大促进了全世界科学家们开发疫苗和抗病毒药物。该研究由德州大学奥斯汀分校和美国国立卫生研究院NIH的研究人员合作完成。
SARS-CoV-2表面S蛋白三聚体3D结构
图片来源：Jason McLellan/Univ. of Texas at Austin
利用低温电子显微镜（cryo-EM）最新技术，研究者成功构建出SARS-CoV-2表面S蛋白三聚体的第一个3D原子水平图，分辨率达到了3.5埃（1埃 = 0.1纳米）。通过分析该3D结构，发现当受体结合域（the receptor-binding domain, RBD）向上移动时，S蛋白能够通过RBD与细胞表面受体结合；向下移动时，与受体结合的部位就会隐藏。即向上结合，向下隐藏。
受体结合域朝下（左）和朝上伸出（右）的结构
S蛋白是新冠病毒SARS-CoV-2入侵人类细胞的武器，即病毒附着并感染人类细胞的关键部分。它是个有大量糖基化修饰的三聚体蛋白，先结合细胞表面的受体，然后 “变形”，顺势将病毒包膜与细胞膜融为一体，从而将病毒内的遗传物质注入细胞，达到感染细胞的目的。该蛋白的高清图谱，有利于研究者有针对性的研究疫苗和药物。
论文第一作者Daniel Wrapp（右）
最近的许多研究指出，SARS-CoV-2病毒所识别的受体可能与SARS病毒一样，都是ACE2。为了评估这种可能性，研究人员们测试了两种病毒与ACE2的结合能力。研究表明，SARS-CoV-2病毒的S蛋白膜外结构域与ACE2的亲和力更强，比SARS病毒的结合能力高出10-20倍。据此推测，这种高亲和力可能是SARS-CoV-2病毒更容易人传人的原因，但这种猜测需要更多的研究来验证可能性。
新冠病毒和ACE2有较高的亲和力
获得的S蛋白分子结构属于SARS-CoV-2病毒的胞外部分，由于它可以在人体内引发免疫反应，因此可用来研究疫苗。此外，该研究小组将利用S蛋白作为“探针”，从感染了SARS-CoV-2病毒并成功康复的患者中分离出抗体，以实现冠状病毒感染的有效治疗。
原始出处：
REPORT
Daniel Wrapp, et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. science, DOI: 10.1126/science.abb2507
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