91儀器信息網(wǎng)訊 2020年2月15日，美國(guó)衛(wèi)生總署(NIH)與美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Jason S. McLellan研究組合作在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上發(fā)表論文：Cryo-EM Structure of the 2019-nCoV Spike in the Prefusion Conformation（DOI: 10.1101/2020.02.11.944462），報(bào)道了新冠病毒（2019-nCoV）S蛋白的首個(gè)冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，利用冷凍電鏡技術(shù)分析了新型冠狀病毒表面S蛋白的近原子結(jié)構(gòu)。

（注：預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv的所有論文未經(jīng)同行評(píng)議， bioRxiv在所有2019-nCoV相關(guān)論文頁(yè)面增加了突出字體說(shuō)明（上圖黃底黑字）：“bioRxiv收到了許多關(guān)于2019年ncov冠狀病毒的新論文。提醒一下:這些是沒有經(jīng)過(guò)同行評(píng)審的初步報(bào)告。他們不應(yīng)被視為結(jié)論性的，指導(dǎo)臨床實(shí)踐/健康相關(guān)的行為，或在新聞媒體中作為既定信息進(jìn)行報(bào)道?！保?/p>

作者通過(guò)生物物理以及結(jié)構(gòu)方面的證據(jù)發(fā)現(xiàn)，新冠病毒的S蛋白結(jié)合人體ACE2（宿主細(xì)胞受體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2）的親和力要遠(yuǎn)高于SARS-CoV的S蛋白，或解釋了新型冠狀病毒傳染性很強(qiáng)的主要原因。

 預(yù)融合構(gòu)象中的2019-nCoV S結(jié)構(gòu)

新型冠狀病毒（2019-nCov）的爆發(fā)代表了一種流行病威脅，已宣布為國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。CoV突刺（S）糖蛋白是疫苗、治療性抗體和診斷方法的關(guān)鍵靶標(biāo)。此前的大量研究均基于2019-nCoV突刺蛋白的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)或相關(guān)病毒（如SARS）的突刺蛋白的已知結(jié)構(gòu)展開。為促進(jìn)醫(yī)學(xué)對(duì)策（MCM）的開發(fā)，論文中確定了預(yù)融合構(gòu)象中的2019-nCoV S蛋白三聚體冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，為3.5埃分辨率。三聚體的主要狀態(tài)為三個(gè)受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）之一向上旋轉(zhuǎn)為受體可及構(gòu)象。同時(shí)，生物物理和結(jié)構(gòu)證據(jù)表明， 2019-nCoV S以比SARS-CoV S更高的親和力結(jié)合ACE2（宿主細(xì)胞受體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2）。此外，作者測(cè)試了幾種已發(fā)布的SARS-CoV RBD特異性單克隆抗體，發(fā)現(xiàn)它們與nCoV-2019沒有明顯的結(jié)合。這表明兩種病毒RBD之間的抗體交叉反應(yīng)性可能受到限制。

2019-nCoV S.和SARS-CoV S.之間的結(jié)構(gòu)比較（A）

新型冠狀病毒利用高度糖基化的同源三聚體S蛋白進(jìn)入宿主細(xì)胞。S蛋白經(jīng)歷結(jié)構(gòu)變化將病毒融合進(jìn)入宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜。此過(guò)程包括病毒的S1亞基結(jié)合到宿主細(xì)胞受體上，引發(fā)三聚體不穩(wěn)定性的發(fā)生，進(jìn)而造成S1亞基脫落S2亞基形成高度穩(wěn)定的融合后結(jié)構(gòu)。

通過(guò)該結(jié)構(gòu)分析，作者發(fā)現(xiàn)S1亞基中的RBD經(jīng)歷鉸鏈類似運(yùn)動(dòng)，此移動(dòng)特點(diǎn)與SARS-CoV以及MERS-CoV均非常相似，但新型管冠狀病毒中則RBD結(jié)構(gòu)則更靠近三聚體的中央部位，其S蛋白中3個(gè)RBP中的1個(gè)會(huì)向上螺旋突出從而讓S蛋白形成能夠輕易與宿主受體ACE2結(jié)合的空間構(gòu)象。這也說(shuō)明，新型冠狀病毒引發(fā)病毒的機(jī)制雖然與其他的冠狀病毒科的病毒機(jī)制異曲同工，但傳染性更強(qiáng)。

論文受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，研究中，John Ludes-Meyers博士對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)染給予很大幫助，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Sauer結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Aguang Dai博士在顯微鏡對(duì)準(zhǔn)方面做了大量工作。

論文鏈接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.11.944462v1