Science重大成果:剖析新冠病毒S蛋白结构,助力疫苗研发
2020/02/24
2月19日,《Science》在线发表了SARS-CoV-2病毒表面S蛋白三聚体的高清结构,极大促进了全世界科学家们开发疫苗和抗病毒药物。

俗话说“知己知彼,百战不殆”。新冠肺炎疫情在中国乃至全世界的蔓延引起广大关注,因此研究SARS-CoV-2病毒对疫情的控制迫在眉睫。


DOI: 10.1126/science.abb2507

2月19日,《Science》在线发表了SARS-CoV-2病毒表面S蛋白三聚体的高清结构,极大促进了全世界科学家们开发疫苗和抗病毒药物。该研究由德州大学奥斯汀分校和美国国立卫生研究院NIH的研究人员合作完成。


SARS-CoV-2表面S蛋白三聚体3D结构

图片来源:Jason McLellan/Univ. of Texas at Austin

利用低温电子显微镜(cryo-EM)最新技术,研究者成功构建出SARS-CoV-2表面S蛋白三聚体的第一个3D原子水平图,分辨率达到了3.5埃(1埃 = 0.1纳米)。通过分析该3D结构,发现当受体结合域(the receptor-binding domain, RBD)向上移动时,S蛋白能够通过RBD与细胞表面受体结合;向下移动时,与受体结合的部位就会隐藏。即向上结合,向下隐藏。


受体结合域朝下(左)和朝上伸出(右)的结构

S蛋白是新冠病毒SARS-CoV-2入侵人类细胞的武器,即病毒附着并感染人类细胞的关键部分。它是个有大量糖基化修饰的三聚体蛋白,先结合细胞表面的受体,然后 “变形”,顺势将病毒包膜与细胞膜融为一体,从而将病毒内的遗传物质注入细胞,达到感染细胞的目的。该蛋白的高清图谱,有利于研究者有针对性的研究疫苗和药物。


论文第一作者Daniel Wrapp(右)

最近的许多研究指出,SARS-CoV-2病毒所识别的受体可能与SARS病毒一样,都是ACE2。为了评估这种可能性,研究人员们测试了两种病毒与ACE2的结合能力。研究表明,SARS-CoV-2病毒的S蛋白膜外结构域与ACE2的亲和力更强,比SARS病毒的结合能力高出10-20倍。据此推测,这种高亲和力可能是SARS-CoV-2病毒更容易人传人的原因,但这种猜测需要更多的研究来验证可能性。


新冠病毒和ACE2有较高的亲和力

获得的S蛋白分子结构属于SARS-CoV-2病毒的胞外部分,由于它可以在人体内引发免疫反应,因此可用来研究疫苗。此外,该研究小组将利用S蛋白作为“探针”,从感染了SARS-CoV-2病毒并成功康复的患者中分离出抗体,以实现冠状病毒感染的有效治疗。

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