刺突糖蛋白

北京時間2020年2月21日凌晨，西湖大學周強研究團隊在論文預印本網站BioRxiv再次發文，報道新冠病毒表面S蛋白受體結合結構域與細胞表面受體ACE2全長蛋白的複合物冷凍電鏡結構，揭開了新冠病毒入侵人體細胞的神秘面紗 ^[1]  。

這篇預印本論文的第一作者為西湖大學生命科學學院博士後鄢仁鴻，通訊作者為西湖大學生命科學學院研究員周強。第一單位和通訊單位均為西湖大學浙江省結構生物學研究重點實驗室。這是西湖大學承擔的浙江省“新型冠狀病毒肺炎防治應急攻關項目”取得的重要成果。2天前，該團隊剛剛在bioRxiv上發表了新冠病毒受體ACE2全長結構。 ^[1] 

根據美國得克薩斯大學奧斯汀分校研究團隊的解析結果，新冠病毒S蛋白以三聚體形態存在，每一個單體中約有1300多個氨基酸，其中300多個氨基酸構成了“受體結合結構域”（RBD），即S蛋白與ACE2相聯結的地方。ACE2全稱為血管緊張素轉化酶2，是人體內一種參與血壓調節的蛋白，在肺、心臟、腎臟和腸道廣泛存在。 ^[1] 

如果把人體想象成一間房屋，把新冠病毒想象成強盜，那麼，ACE2就是這間房屋的‘門把手；S蛋白抓住了它，病毒從而長驅直入闖進人體細胞。 ^[1] 

周強團隊通過病毒入侵後的複合物研究發現，在形態上新冠病毒的S蛋白像一座橋橫跨在ACE2表面，又像病毒的一隻手，緊緊抓住ACE2，這一點與SARS病毒很相似。新冠病毒S蛋白的受體結合結構域與SARS病毒的序列也非常像，相似性達到82%。

研究發現，新型冠狀病毒感染人體細胞的關鍵在於冠狀病毒的S蛋白與人體ACE2 蛋白的結合。準確地説，是S蛋白“劫持”了原本是控制血壓的ACE2，通過與它的結合入侵人體。雖然S蛋白和ACE2是敵我雙方接觸的最前線，但在該次疫情爆發前，科學家們從未看清ACE2的全貌及ACE2與新冠病毒S蛋白的相互作用 ^[1]  。

2020年2月19日，西湖大學周強實驗室在世界範圍內率先報道了ACE2全長蛋白的高分辨三維空間結構。

2020年2月21日，西湖大學周強研究團隊在論文預印本網站BioRxiv再次發文，報道新冠病毒表面S蛋白受體結合結構域與細胞表面受體ACE2全長蛋白的複合物冷凍電鏡結構，ACE2全長蛋白與新冠病毒S蛋白受體結合結構域的複合物結構受體分辨率2.9埃，其中S蛋白受體結合結構域部分的分辨率為3.5 埃。揭開了新冠病毒入侵人體細胞的途徑。 ^[1-2] 

周強團隊表示，此次對複合物結構的解析屬於基礎研究領域的突破，與抗疫藥物的研發沒有必然聯繫。但從另一方面講，它又確實非常重要。因為蛋白質的結構在很大程度上決定了它的性質與功能，看清新冠病毒S蛋白、ACE2及其相互作用的結構，相當於看清了“敵人的樣子”，為後續科學家的靶向藥物研究提供了更多信息。知己知彼，方能百戰不殆 ^[1]  。

該次對複合物結構的解析屬於基礎研究領域的突破，與抗疫藥物的研發沒有必然聯繫。但為後續科學家的靶向藥物研究提供了更多信息。該項研究成果的另一個意義在於，計算生物學的研究人員可以在此基礎上去構建不同的模型，進而展開具有針對性的研究，判斷什麼樣的突變可能會進一步提高S蛋白與ACE2的相互作用，從而設計針對S蛋白或者ACE2蛋白的藥物和抗體；又或者設計小分子破壞它們之間的相互作用。這些都為藥物設計和檢測手段開發提供堅實的基礎。 ^[1]