结构研究让我们得以一瞥冠状病毒如何启动人类细胞入侵

Sars- cov -2首次接触人体细胞时的结构快照显示，它比2003-04年Sars爆发后的病毒更强。

在电子显微照片上，刺突蛋白使冠状病毒呈现出冠状外观，它首先接触具有受体结合域的细胞。在Sars-CoV-2中，它与血管紧张素转换酶2 (ACE2)对接，并启动病毒进入。

“从本质上讲，这是一幅病毒和人类细胞之间相互作用的分子水平的图片，开始了入侵的过程，”他说大卫·阿拉冈他是哈佛大学的结构生物学家钻石光源这是英国的国家同步加速器设施。他用“病毒在利用人类细胞达到自己自私的目的之前，为了引诱人类细胞而接吻”来做类比。

该结合域是疫苗和抗病毒药物开发人员的目标。对于Aragão，最值得注意的是，结果“显示Sars-CoV-2受体结合域通过等离子体共振与人类ACE2具有更高的亲和力，而且这种结构似乎可以解释为什么会这样。”

“新型冠状病毒进化出了与人类受体结合的新策略，导致结合更紧密，”解释说方李他领导了这项研究，将Sars- cov -2与最初的Sars病毒Sars- cov进行了比较。¹

这两种病毒的结合域形成一个一侧有脊状突起的微凹表面。它附着在人类爪状ACE2受体的外表面。Sars-CoV-2形成了更大的结合界面，与受体接触的点比Sars-CoV更多。

热点

人类ACE2上的结合区含有两个带正电且相对较大的氨基酸。这些氨基酸和它们的邻居被称为热点，病毒必须容纳它们。

李教授说:“如果热点没有被适当地容纳，这两种关键氨基酸将对病毒结合产生物理和静电干扰。”“一旦得到适当的调节，这两个热点就会为病毒受体的相互作用贡献大量能量。”

“Sars-CoV-2比Sars-CoV能更好地适应人类ACE2上的两个病毒结合热点，”李继续说。“Sars-CoV-2受体结合蛋白的一个区域更接近人类ACE2，并与人类ACE2形成更广泛的相互作用。”

在另一项研究中，中国清华大学的一个团队也描述了Sars-CoV-2结合域和ACE2受体。²这表明，两种Sars病毒在结构和序列上的相似并不是因为它们密切相关，而是因为趋同进化，它们都进化出了与人类ACE2结合的相似解决方案。

李强调，清华大学的研究与他的团队在受体结合域结构上的研究一致。“这种一致性意味着其他研究人员在设计治疗Covid-19的新药和疫苗时可以自信地基于我们的发现。”

清华大学的这项研究“很有用，因为它揭示了Sars-CoV与目前爆发的疫情在感染和劫持人类细胞机制以进行病毒复制的第一步的关键区别，”Aragão说。

从本质上讲，这是病毒和人类细胞之间相互作用的分子水平的图片，开始了入侵的过程

Aragão补充道:“例如，以Sars-CoV-2受体结合域为靶点，中和单克隆抗体，可能会阻止感染并防止复制。”

李的团队计划利用这些结构上的见解来开发抗体药物和疫苗，专门针对Sars-CoV-2如何与受体结合。

蝙蝠受体

目前与Sars-CoV-2最密切相关的病毒是一种蝙蝠病毒RaTG13，它从中国的一只蝙蝠身上提取出来，与这种病毒有96%的基因序列相同。方舟子团队对其结合域的结构分析显示，它也能结合人类ACE2，这表明它可以感染人类。因此，研究小组认为，不需要有一个中间物种在蝙蝠和人类之间传播病毒，从而引发大流行。

“RaTG13识别人类ACE2的能力不如Sars-CoV-2，这表明RaTG13不像Sars-CoV-2那样有效地感染人类，”李补充说。对于冠状病毒来说，受体结合是病毒感染性、发病机制和宿主范围的最重要决定因素之一。

“RaTG13与Sars-CoV-2非常不同，”他说拉尔夫气压的他是美国北卡罗来纳大学教堂山分校的冠状病毒研究员。“我们可能需要一种与Sars-CoV-2序列更接近的动物毒株来确定跨物种传播的机制。他打趣道:“结构生物学家在科学领域有一种特殊的许可，可以在未经证实的情况下实现直观的飞跃。”RaTG13可以与ACE2结合，但这只是进入的第一步。”