新冠病毒不再神秘，中國科學家看到了病毒整體結構

　　2019年12月，在中國湖北省武漢市確認了一群原因不明的肺炎患者感染了一種新型冠狀病毒，即2019-nCoV，這是以前在人類或動物中未發現的。流行病學證據提示大多數這些患者去過武漢當地的海鮮市場，并且從這些患者中獲得的病毒的基因序列與蝙蝠中鑒定的高度相似。由于相似，該病毒隨后被重命名為SARS-Cov-2，它是Sarbecovirus亞種（Beta-CoV譜系B）的成員。一些研究人員發現SARS-Cov-2對人類呼吸道受體具有很強的親和力，這暗示了對全球公共健康的潛在威脅。

　　最近SARS-CoV-2結構的一些研究都集中在S蛋白上。然而，上述所有蛋白質都是在實驗室中通過重組表達系統工程化的，而不是從真實病毒中工程化的，因此仍然缺乏整個病毒體的結構。

　　2020年3月5日，南方科技大學及深圳市第三人民醫院的團隊合作在預印版平臺bioRxiv 在線發表未經同行評審的題為“Viral Architecture of SARS-CoV-2 with Post-Fusion Spike Revealed by Cryo-EM”的研究論文，報道了BSL-3實驗室中SARS-CoV-2的成功分離和純化，并通過透射電子顯微鏡（負染色和cryo-EM）揭示了SARS-CoV-2的整個病毒結構。 這是第一次通過冷凍-EM對近天然SARS-CoV-2（COVID-19的病原體）成像。該研究對于藥物研發，病毒致病性，疫苗發展等奠定了基礎。

SARS-CoV-2負染電鏡結構

　　病毒粒子的表面是從宿主細胞獲得的脂質雙層，其上有幾個重要的結構蛋白，包括刺突（S）蛋白，包膜（E）蛋白和膜（M）蛋白。 S蛋白，包括S1亞基和S2亞基，被認為是冠狀病毒中最重要的蛋白質。 S1亞基促進與宿主細胞的附著，而S2亞基則參與病毒與宿主膜的后續融合。最近考慮到SARS-CoV-2結構的一些研究都集中在S蛋白上。然而，上述所有蛋白質都是在實驗室中通過重組表達系統工程化的，而不是從真實病毒中工程化的，因此仍然缺乏整個病毒體的結構。此外，由于可能傳播的高風險，安全性是限制SARS-CoV-2病毒研究的主要因素之一，必須在3級（BSL-3）生物安全實驗室中操作活病毒。

SARS-CoV-2的Cryo-EM結果

　　在這項研究中，研究人員報道了BSL-3實驗室中SARS-CoV-2的成功分離和純化，并通過透射電子顯微鏡（負染色和cryo-EM）揭示了SARS-CoV-2的整個病毒結構。 這是第一次通過冷凍-EM對近天然SARS-CoV-2（COVID-19的病原體）成像。

　　病毒體顆粒為大致球形或中等多邊形，直徑范圍為80nm-160nm。 對于大多數病毒體，其外圍是清晰界定的，并被脂質雙層包裹，這在冷凍EM圖像中可以清楚地看到。 在脂質雙層的緊下方是SARS-CoV-2的核酸和核衣殼蛋白形成的濃縮物質。 盡管許多顆粒在純化或失活過程中失去了Spikes，但20％-30％的病毒體在包膜周圍仍然有Spikes。

　　Spike的寬度大約為7nm，整個Spike的長度約為23nm。冠狀病毒的S蛋白由S1和S2亞基組成。當S1亞基解離時，S2經歷構象變化，其自身從壓縮形式延伸到指甲狀。總而言之， cryo-EM首次揭示的這種狀態可能為該新型冠狀病毒的鑒定和相關臨床研究提供重要信息。