發布時間:2020/04/02作者:admin

兩篇《自然》 揭示新冠病毒感染力為何更強

轉眼2020年進入第二季度,新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)導致的COVID-19疫情當下仍在全世界蔓延,確診病例已近80萬,而被感染的人數依然在增加。不得不說,這種新病毒十分狡猾,而我們對其感染特性的了解依舊很有限。

在清華大學和明尼蘇達大學兩支科研團隊的努力下,有兩項最新研究日前在頂尖學術期刊《自然》同時在線發表,科學家們從病毒的獨特結構著手,對新冠病毒何以具有比SARS病毒更強的傳染性做出了進一步解釋。

這兩篇論文以“加快評審文章”形式上線,為研究人員盡快理解COVID-19的傳播特點,以及如何開發疫苗和藥物,提供了重要的指導信息。


我們現在已經知道,新冠病毒入侵人體細胞時,其表面的S蛋白起了關鍵作用。S蛋白通過受體結構域(RBD)與人體細胞上的受體ACE2相結合,這是啟動感染的第一步,也是中和抗體及疫苗研發的重要靶點。

在清華大學王新泉教授和張林琦教授聯合攻關的研究工作中,科研人員成功獲到了新冠病毒RBD與人ACE2結合的復合物晶體,利用X射線衍射技術,得到了高分辨率的晶體結構數據,能夠在原子水平清晰地看到新冠病毒RBD與受體如何相互作用。

研究人員準確定位出了新冠病毒RBD與ACE2直接相互作用的氨基酸位點,發現與SARS病毒結合ACE2的模式十分相似,結合同樣的ACE2氨基酸殘基,兩者RBD上僅僅只有幾個氨基酸殘基的差別。而這些微小的差異,卻可以讓新冠病毒結合受體能力變得更強。


▲將新冠病毒RBD和SARS病毒RBD分別與受體直接相互作用的部位進行對比,分別以黑點與紅點標注的關鍵位點大部分相同或相似(圖片來源:參考資料[1])

不過論文中指出,與受體結合力更高,只是新冠病毒傳播力更強的原因之一。S蛋白RBD以外的部位,例如特殊的酶切位點,也是新冠病毒快速傳播的重要因素。

在這篇論文取得同行評議之前,科研團隊在第一時間通過預印本平臺bioRxiv分享了他們的結果,其主要結論后續得到了其他研究的佐證。


同時在Nature上線的另一篇論文,由明尼蘇達大學的李放教授帶領團隊完成。研究人員同樣根據X射線衍射數據,確定了新冠病毒RBD與人類受體ACE2結合的復合物三維結構,分辨率達到2.68 ?。

通過與SARS病毒的氨基酸序列相比較,研究人員鑒定出了新冠病毒與受體結合力更強的兩個結構特征。一方面,新冠病毒與受體接近的部位有更緊湊的構象,和受體形成的接觸更多。

更值得注意的是,從過去的經驗看,SARS病毒與ACE2相互作用的接觸面上,有兩個重要的“病毒結合熱點”。而觀察新冠病毒,他們發現,病毒結合熱點附近的幾個氨基酸有所不同,這些變化讓病毒與受體的結合更加穩固,從而賦予了新冠病毒更強的受體結合親和力。


▲在病毒RBD-受體的接觸面,病毒結合熱點附近的氨基酸有微小卻重要的不同(圖片來源:參考資料[2])

研究人員還通過實驗證明,在序列上與新冠病毒更相似的一種蝙蝠冠狀病毒RaTG13,同樣可以直接結合人類ACE2受體。這一結果支持了新冠病毒是從動物傳到人類中的觀點。

隨著科學家們對新冠病毒如何結合人類細胞受體有越來越深入、清晰的理解,這些結構學信息有助于科研人員按圖索驥尋找和設計藥物,阻斷病毒感染?!叭绻幸环N新的抗體藥物可以結合到新冠病毒的這些受體結合位點上,并且結合得比受體更快、更牢固,那么,抗體藥物就可以把病毒擋在細胞外,有望作為一種有效的抗感染療法?!崩罘沤淌谡f道。


轉自:學術經緯