Nature：揭示SARS-CoV-2刺突蛋白結合人ACE2受體的結構機制

來源：作者：人氣：-發表時間：2020-09-21 13:10:00【大中小】

在一項新的研究中，來自英國弗朗西斯-克里克研究所的研究人員發現位于SARS-CoV-2冠狀病毒表面上的刺突蛋白（S蛋白）與人類病毒受體ACE2接觸時，可以采取至少十種不同的結構狀態。這種對感染機制的新見解為開發疫苗和治療方法奠定基礎。相關研究結果于2020年9月17日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Receptor binding and priming of the spike protein of SARS-CoV-2 for membrane fusion”。

作為引起新冠肺炎（COVID-19）的冠狀病毒，SARS-CoV-2的表面覆蓋著S蛋白，這使得這種病毒能夠感染人體細胞。當S蛋白與細胞表面受體ACE2結合，并在隨后階段催化病毒基因組釋放到細胞中時，感染就開始了。然而，ACE2與SARS-CoV-2的S蛋白結合的確切性質仍然未知。

在首次對ACE2與S蛋白之間的結合機制進行整體考察的研究中，這些研究人員，對S蛋白與受體結合和感染的不同階段相關的10種不同結構進行了表征。他們首先孵育S蛋白和ACE2的混合物，然后通過在液態乙烷中快速冷凍，捕捉不同形式的S蛋白。他們使用低溫電鏡技術檢查這些蛋白樣品，獲得了數萬張不同結合階段的高分辨率圖像。

他們觀察到，S蛋白是以封閉和開放結構的混合物存在的。在ACE2結合一個開放位點后，S蛋白變得更加開放，導致一系列有利的構象變化，從而為進一步的結合做好準備。一旦S蛋白在所有三個結合位點上與ACE2結合，它的中央核心就會暴露出來，這可能有助于SARS-CoV-2與細胞膜融合，使得感染得以發生。

論文共同通訊作者、弗朗西斯-克里克研究所疾病過程結構生物學實驗室博士后培訓研究員Donald Benton說，“通過從整體角度研究結合事件，我們能夠描述SARS-CoV-2特有的S蛋白結構。我們可以觀察到，當S蛋白變得更加開放時，這種蛋白的穩定性會降低，這可能會增加它進行膜融合的能力，從而允許感染發生。”

這些研究人員希望，他們越能發現SARS-CoV-2與其他冠狀病毒的不同之處，他們就能更有針對性地開發新的治療方法和疫苗。

論文共同通訊作者、弗朗西斯-克里克研究所疾病過程結構生物學實驗室博士后培訓研究員Antoni Wrobel說，“隨著我們揭開感染最早階段的機制，我們可能會暴露出新的治療靶點，或者了解目前現有的哪些抗病毒療法更有可能發揮作用。”

論文共同通訊作者、弗朗西斯-克里克研究所疾病過程結構生物學實驗室負責人Steve Gamblin說，“我們對SARS-CoV-2還有很多不了解的地方，但它的基本生物學包含了控制這種流行病的線索。通過了解是什么使這種病毒與眾不同，我們就可以暴露出可利用的弱點。” 這些研究人員正在繼續研究SARS-CoV-2和其他物種中相關冠狀病毒的S蛋白結構，以更好地了解病毒感染和進化的機制。