西湖大學成功解析新冠病毒細胞受體的空間結構

2020-12-17 科技日報

科技日報記者 劉園園 通訊員 馮怡

記者20日從西湖大學獲悉，西湖大學周強實驗室利用冷凍電鏡技術成功解析2019新冠病毒的受體——ACE2的全長結構，研究報告在預印版平臺bioRxiv上線。這是西湖大學承擔的浙江省新型冠狀病毒肺炎防治應急科研攻關任務的重要成果。

ACE2-B0AT1複合物的冷凍電鏡密度圖

新冠肺炎疫情爆發後，有研究發現，2019新冠病毒和SARS病毒一樣，也通過識別位於人體肺部上皮細胞表面的ACE2蛋白進入人體細胞。新冠病毒在侵入人體的過程中，ACE2就像是「門把手」，病毒通過刺突蛋白（S蛋白）抓住它，進而打開進入細胞的大門。可以說，ACE2是新冠病毒侵入人體的關鍵。

最近，美國德克薩斯大學奧斯汀分校的研究團隊展示了新冠病毒S蛋白的結構。然而，ACE2在細胞膜上以什麼狀態存在？新冠病毒相較於SARS病毒與ACE2結合有何異同？獲取ACE2的全長蛋白及其與S蛋白的複合物結構，將大大有助於解答上述疑問。

西湖大學生命科學學院研究員周強（右）與西湖大學生命科學學院博士後鄢仁鴻（左）

周強實驗室針對這個問題進行了攻堅。這項研究首先需要獲取ACE2蛋白全長蛋白，但ACE2作為膜蛋白很難在體外穩定獲得。周強及博士後鄢仁鴻通過共表達的方法獲得了ACE2與腸道內一種胺基酸轉運蛋白的優質穩定的複合物，之後利用西湖大學的冷凍電鏡平臺成功解析了其三維結構。

通過分析ACE2的全長蛋白結構，周強實驗室發現，ACE2以二聚體形式存在，同時具有開放和關閉兩種構象變化，但兩種構象均含有與冠狀病毒的相互識別界面。

圖片說明：ACE2-B0AT1複合物結構圖

這項研究為進一步解析全長ACE2和新冠病毒的S蛋白複合物的三維結構奠定了基礎。同時也為理解新冠病毒侵染細胞提供了很多有價值的線索。

比如，ACE2的二聚體與新冠病毒S蛋白的三聚體是否可以發生更高層級的交聯，從而促進病毒與宿主細胞膜的融合或者內吞？這些通過結構研究揭示的問題，有待未來多學科探索。

「總體而言，ACE2全長結構的解析，將有助於理解冠狀病毒進入靶細胞的結構基礎和功能特徵，對發現和優化阻斷進入細胞的抑制劑有重要作用。」清華大學全球健康與傳染病研究中心主任張林琦教授評價說。

來源：科技日報 圖片由西湖大學提供

編輯：陳可軒

審核：管晶晶

終審：冷文生

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