新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是導致目前COVID-19大流行的病原體，是一種新型的β冠狀病毒。在全世界科學家的共同努力下，新冠病毒的蛋白結構闡明方面已取得了許多進展，目前已確定新冠病毒基因組編碼29個蛋白，其中有四種為結構蛋白，分別是：刺突蛋白（S蛋白）、核衣殼蛋白（N蛋白）、膜蛋白（M蛋白）和包膜蛋白（E蛋白）。然而，完整的新冠病毒詳細結構仍然有待揭示。
2020年9月14日，浙江大學傳染病診治國家重點實驗室李蘭娟院士、清華大學生科院李賽研究員合作在國際頂尖學術期刊Cell雜誌發表了題為：Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus 的研究論文。
該研究使用冷凍電子斷層掃描（cryo-ET）和子斷層掃描圖平均化（STA），解析了真實的新冠病毒的分子組裝。非常詳細地描繪了新冠病毒的完整結構，揭示了新冠病毒是如何在直徑僅80nm的內腔中堆積30kb長的RNA基因組。
約600 kDa的三聚S蛋白是已知的最大的I類融合蛋白之一，它被66個N-連接的聚糖高度糖基化。S蛋白通過受體結合域（RBD）與細胞表面受體血管緊張素轉化酶2（ACE2）結合，從而入侵細胞。
儘管研究人員已經通過重組蛋白在接近原子解析度下解析了新冠病毒對宿主的識別和入侵機制，但我們仍需要真病毒高解析度的原位結構信息。
冠狀病毒擁有所有RNA病毒中最大的基因組。它的核衣殼蛋白（N蛋白）質如何在病毒中寡聚，組織和包裝長達30kb的單鏈RNA，令人費解。
到目前為止，還沒有針對冠狀病毒的核糖核蛋白（RNP）的分子模型，對其他（+）RNA病毒的RNP結構、組裝和RNA包裝也知之甚少。
為了解決這些問題，研究團隊結合了冷凍電子斷層掃描（cryo-ET）和子斷層掃描圖平均化（STA）對從早期新冠病毒株繁殖的2294個完整病毒顆粒進行成像分析。
該研究確定了新冠病毒刺突蛋白（S蛋白）與宿主細胞ACE2蛋白融合前後的天然結構，平均解析度為8.7-11 。通過質譜分析來自天然刺突的N-連接聚糖的組成，揭示了天然聚糖與重組糖蛋白聚糖的總體加工狀態高度相似。該研究還解析了核糖核蛋白（RNP）的天然構象和高級結構，
在2D層面，核糖核蛋白（RNP）有三種組合方式，分別是挨著胞膜蛋白包裝、六邊形、三角形。在3D層面，靠近膜的RNP形成了類似巢中蛋的六面體結構，無膜的RNP則形成金字塔型的四面體結構。大多數六面體來自球形病毒體，而更多的四面體來自橢球形病毒體。統計分析表明，橢球形病毒體往往會堆積更多的RNP四面體。
此外，四面體和六面體的兩個相鄰RNP之間的間距相同，均為18nm，並且某些四面體可組裝成六面體，這表明RNP四面體是病毒關鍵且基本的包裝單位。
該研究解析了真實的新冠病毒的分子組裝，非常詳細地描繪了新冠病毒的完整結構，揭示了新冠病毒是如何在直徑僅80nm的內腔中堆積30kb長的RNA基因組。該研究構建了迄今為止新冠病毒最大的冷凍電子斷層掃描（cryo-ET）數據集。也為將來的完整病毒分子動力學模擬、3D列印，以及教育或公共媒體提供了全新的模型。
論文連結：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31232-0