高福院士團隊在新冠病毒對蝙蝠ACE2跨種識別機制研究中取得進展

2021-03-03 病毒學界

目前，2019新冠病毒肺炎（COVID-19）仍在全球蔓延，新冠疫情防控形勢依然嚴峻。研究表明，蝙蝠是MERS-CoV，SARS-CoV,HCoV-OC43, HCoV-229E,  HCoV-NL63等感染人的冠狀病毒的天然宿主。多項研究提示新冠病毒的天然宿主是蝙蝠。新冠病毒能否結合蝙蝠ACE2並利用蝙蝠ACE2感染宿主細胞是重要的科學問題。

2020年12月18日，中國科學院微生物研究所高福院士等團隊在Proceedings of the National Academy of Sciences of theUnited States of America（PNAS）雜誌在線發表了題為「Cross-speciesrecognition of SARS-CoV-2 to bat ACE2」的研究性文章。研究發現新冠病毒RBD可以結合大耳菊頭蝠ACE2（bACE2-Rm）並利用bACE2-Rm感染宿主細胞。研究團隊解析了新冠病毒RBD與bACE2-Rm的複合物結構，闡明了二者相互作用的分子機制。

研究團隊首先通過流式細胞分析和表面等離子共振等定性、定量的研究方法，發現新冠病毒RBD結合bACE2-Rm，但親和力低於結合人ACE2（hACE2）。然後，研究團隊分別用新冠病毒假病毒以及活病毒感染表達bACE2-Rm的穩定細胞系，發現新冠病毒假病毒和活病毒均可以有效利用bACE2-Rm感染細胞。為了揭示新冠病毒結合蝙蝠ACE2的分子機制，團隊解析了新冠病毒RBD與bACE2-Rm的複合物結構。結構分析發現新冠病毒RBD結合bACE2-Rm時形成的分子間氫鍵等相互作用數量少於結合hACE2時的相互作用數量。團隊前期工作中發現部分蝙蝠ACE2不結合新冠病毒RBD（Wu et al., Cell Discovery, 2020），本研究中通過比對32種蝙蝠ACE2序列，發現其41和42位胺基酸殘基主要為Y41E42、Y41Q42、H41E42和H41Q42四種組合。結構分析發現bACE2-Rm的41和42位胺基酸在結合新冠病毒RBD時非常關鍵，Y41H不結合新冠病毒RBD，而E42Q則與新冠病毒RBD的親和力稍有提高。該研究闡明了蝙蝠ACE2受體分子的多態性與新冠病毒RBD結合的規律及關鍵位點，為新冠病毒感染蝙蝠的潛在可能性提供了理論參考。

圖1. 新冠病毒RBD與bACE2-Rm和hACE2相互作用的比較

中國科學院微生物研究所高福院士、齊建勳研究員和王奇慧研究員為論文的共同通訊作者。中國科學院大學與澳門大學聯合培養博士生劉科芳，中國科學院微生物研究所副研究員譚曙光，中國科學院微生物研究所與山西農業大學聯合培養博士生牛勝，清華大學博士王家為共同第一作者。本研究得到了清華大學王宏偉教授團隊的大力支持。該課題得到了國家科技重大專項，中國科學院先導專項，中國科學院「青年創新促進會」人才專項，國家自然科學基金等的支持。 

 原文連結：

https://www.pnas.org/content/118/1/e2020216118

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