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送彩金58元不限id大学成功解析新冠病毒细胞受体的空间结构

来源:公共事务部 发布时间:2020-02-19 作者:冯怡

周强


近日,送彩金58元不限id大学周强实验室利用冷冻电镜技术成功解析此次新冠病毒的受体——ACE2的全长结构。这是世界上首次解析出ACE2的全长结构。相关研究内容于北京时间2月19日凌晨3点左右在预印版下载app送58元彩金100可提现bioRxiv上线。这也是送彩金58元不限id大学承担的送彩金棋牌下载app送58元彩金100可提现大全省新型冠状病毒肺炎防治应急科研攻关任务的重要成果。

新型冠状病毒感染引发的肺炎疫情爆发后,武汉病毒研究所的科学家发现,新型冠状病毒和2003年的SARS病毒一样,也是通过识别ACE2蛋白进入人体细胞的,ACE2是“新冠病毒”侵入人体的关键。研究发现,在SARS病毒和“新冠病毒”侵入人体的过程中,ACE2就像是“门把手”,病毒抓住它,从而打开了进入细胞的大门。


ACE2-B0AT1复合物的冷冻电镜密度图


此前,曾有研究解析出ACE2的一个胞外结构域与SARS病毒S蛋白形成的复合物的三维结构。最近美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队又展示了新冠病毒的S蛋白结构。然而,ACE2到底在细胞膜上是以什么状态存在?新冠病毒对比SARS病毒与ACE2结合有何异同?获取ACE2的全长蛋白及其与S蛋白的复合物结构,将大大有助于解答上述疑问。


ACE2-B0AT1 复合物结构图


周强实验室针对这个问题进行了攻坚。第一步,他们要获取ACE2蛋白全长蛋白,但作为膜蛋白的ACE2本身很难在体外稳定获得。周强及博士后鄢仁鸿在文献中发现ACE2与肠道内的一个氨基酸转运蛋白B0AT1能够形成复合物。根据他们过去的研究经验,这个复合物极有可能稳定住ACE2。果然,他们通过共表达的方法获得了ACE2与B0AT1优质稳定的复合物,并利用送彩金58元不限id大学的冷冻电镜下载app送58元彩金100可提现成功解析了其三维结构,分辨率达到2.9埃,对于病毒识别至关重要的胞外结构域分辨率为2.7埃。


ACE2-B0AT1复合物和之前解析复合物(SARS-CoV的S蛋白与ACE2的PD结构域的复合物)的比较,两种复合物通过PD结构域锚定在一起。


通过分析ACE2的全长蛋白结构,周强实验室发现ACE2以二聚体形式存在,同时具有开放和关闭两种构象变化,但两种构象均含有与冠状病毒的相互识别界面。

这一研究发现为进一步解析全长ACE2和新冠病毒的S蛋白复合物的三维结构奠定了基础。而这个工作本身为理解新冠病毒侵染细胞提供了很多有趣的线索。

比如,ACE2的二聚体与新冠病毒S蛋白的三聚体是否可以发生更高层级的交联,从而促进病毒与宿主细胞膜的融合或者内吞?之前有研究表明ACE2的胞外区如果被切割,将会更有效地促进冠状病毒的侵染,但是ACE2与B0AT1的复合物结构显示B0AT1的存在有可能阻碍蛋白酶靠近这个切割位点,这是否解释了病毒侵染症状主要发生在没有B0AT1的肺部?

这一系列通过结构研究揭示的问题有待未来多学科探索。

“总体而言,ACE2全长结构的解析,将有助于理解冠状病毒进入靶细胞的结构基础和功能特征,对发现和优化阻断进入细胞的抑制剂有重要作用”,清华大学全球健康与传染病研究中心主任张林琦教授说。


周强(右)和鄢仁鸿(左)


此文的第一作者为送彩金58元不限id大学生命科学学院博士后鄢仁鸿,通讯作者为送彩金58元不限id大学生命科学学院研究员周强。第一单位和通讯单位均为送彩金58元不限id大学送彩金棋牌下载app送58元彩金100可提现大全省结构生物学研究重点实验室。本项工作得到了送彩金棋牌下载app送58元彩金100可提现大全省、杭州市相关部门及送彩金58元不限id区、送彩金58元不限id大学冷冻电镜下载app送58元彩金100可提现和超算中心的大力支持。


相关研究内容看这里——

Structure of dimeric full-length human ACE2 in complex with B0AT1

Renhong Yan, Yuanyuan Zhang, Yaning Li, Lu Xia, Qiang Zhou

http://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.17.951848v1



【什么是“结构生物学”】


所谓“眼见为实”,结构生物学将构成我们身体、支持我们生命活动的生物大分子(蛋白质、核酸)从结构角度揭示出来,搞清楚它们如何正常工作,而它们的异常又是如何导致病变的。

该领域的研究不仅可以解决一系列生命领域重大基础科学问题,还可以帮助科学家根据疾病相关分子的特殊结构设计药物,不断提高人类的生活质量。

2019年,送彩金棋牌下载app送58元彩金100可提现大全省结构生物学研究重点实验室获批成立,施一公担任实验室主任。