送出最亮助攻 上海光源助力破解新冠肺炎病毒關鍵蛋白結構

2021-01-10 新民晚報

圖說:上海光源俯瞰圖 新民晚報記者 孫中欽 攝

自2019年12月以來,新冠肺炎爆發肆虐全球,截至目前,全球累計確診病例已突破百萬,導致5萬多人死亡,感染和死亡病例還在持續增加。但到現在為止,尚無針對該傳染病的特異性治療藥物或疫苗,因此對於病毒的結構、功能及發病機理的研究顯得至關重要。

上海光源作為大科學裝置用戶平臺,積極響應科研戰線的迫切需求,自2020年1月份起開設綠色通道,全力支持「新型冠狀病毒」研究的科研攻關。在主動徵集用戶研究的同時,上海光源緊急組織、協調加速器、光束線站、公用設施等相關專業技術和運行人員,迅速恢復正在停機維護的加速器,恢復光束線站,特別是晶體學線站(BL17U1、BL18U1、BL19U1)的運行開放。上海光源是目前全球性能最好的第三代中能同步輻射光源之一,它像一臺「超級顯微鏡」,幫助科學家探索未知的世界。在助力國際緊急衛生事件的研究上,上海光源早已「戰功」卓著。多種高致病性病毒H1N1、H5N1、H7N9、MERS-CoV和伊波拉病毒的蛋白結構,都在此被成功測定。

記者獲悉,結合用戶團隊研究工作的開展,上海光源分別於今年1月12日、2月2日~3日、2月11日、2月17日、2月23日安排了實驗機時。

2月11日,上海光源團隊幫助中國科學院微生物研究所齊建勳團隊收集和處理病毒蛋白晶體衍射數據,取得了重要進展。2月20日中科院微生物所將數據上傳至國家微生物科學數據中心,向全社會共享了2019新型冠狀病毒蛋白(S蛋白)受體結合區域(RBD)和人受體ACE2複合物2.5埃解析度晶體結構,首次揭示S蛋白如何與受體ACE2在原子層面相互作用。新冠狀病毒屬於囊膜病毒,表面的刺突蛋白(S)在病毒的入侵過程中至關重要。其負責識別和結合宿主細胞表面的受體並在促使病毒囊膜與宿主細胞膜的融合,介導病毒進入細胞。此外,S也是重要的免疫原,是疫苗設計和治療性抗體的關鍵靶點。因此,解析其與受體的複合物三維結構可為靶向二者界面的幹預手段開發提供重要的結構依據,對於疫苗和抗體研發具有十分重要的意義,對目前基於S蛋白的血清學診斷試劑研發也有指導作用。這對於傳染病防控和風險評估具有重要意義,為進一步疫苗設計及抑制劑篩選提供結構基礎。

2月17日上海光源團隊幫助清華大學王新泉和張林琦團隊收集和處理病毒蛋白晶體衍射數據,取得了重要進展。2月18日清華大學對外公布解析了新型冠狀病毒表面刺突糖蛋白受體結合區與人受體ACE2蛋白複合物的晶體結構,準確定位出新冠病毒RBD和受體ACE2的相互作用位點,闡明了新冠病毒刺突糖蛋白介導細胞侵染的結構基礎及分子機制,從而為治療性抗體藥物開發以及疫苗的設計奠定了堅實的結構基礎。

新冠病毒表面蛋白與人體細胞受體複合物結構的解析,為後續一系列工作打下了堅實的基礎,在上海光源本輪綠色通道期間,已經幫助國內科研人員及時掌握了關鍵蛋白結構信息,還有一些研究團隊如復旦大學聞玉梅院士/楊振霖團隊、中科院藥物所蔣華良院士/許葉春團隊的工作在推進整理中。上海光源4月起正式恢復開放,將繼續優先支持新冠相關藥物篩選和研發工作。

新民晚報記者 郜陽

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