背靠背兩篇Nature揭示SARSCoV2結合ACE2受體的晶體結構

　　一種新型高致病性冠狀病毒(SARS-CoV-2)自2019年12月以來肆掠全球，應對這一疫情的關鍵是了解病毒的受體識別機制，調節其感染性、發病機制和宿主范圍。而在分子和原子水平了解SARS-CoV-2如何感染細胞有利于科學家們更快開發出更有效地預防或者治療性藥物。

　　3月30日，Nature雜志在線發表了兩項最新研究，揭示了SARS-CoV-2識別和結合人ACE2的機制及形成的復合物的晶體結構，兩項研究分別為清華大學王新泉課題組和張林琦課題組合作發表的"Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor"以及明尼蘇達大學李放教授課題組發表的"Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2"。

圖片來源：Nature

　　為了在原子水平上更好地理解感染的初始步驟，我們王新泉課題組和張林琦課題組以2.45 A的分辨率確定了與細胞受體ACE2結合的SARS-CoV-2 刺突蛋白受體結合域（spike receptor binding domain，RBD)的晶體結構。SARS-CoV-2 RBD和ACE2的整體結合模式與SARS-CoV RBD幾乎相同，后者也利用ACE2作為細胞受體。研究人員在SARS-CoV-2 RBD中結構分析發現了對ACE2結合至關重要的殘基，其中大部分要么高度保守，要么與SARS-CoV RBD中的殘基具有類似的側鏈性質。研究人員發現雖然SARS-CoV-2不會在SARS和SARS相關的冠狀病毒中聚集，但這種結構和序列上的相似性有力地證明了SARS-CoV-2和SARS-CoV RBDs之間的趨同進化可以改善它們與ACE2的結合。研究人員還分析了以RBD為靶點的兩種SARS-CoV抗體的表位，為今后交叉反應性抗體的鑒定提供了思路。

　　在另一項研究中，李放教授課題組確定了與hACE2配合物中SARS-CoV-2受體結合域(RBD)的晶體結構(利用一種可以促進結晶的工程化RBD)。研究人員發現與SARS-CoV RBD相比，在SARS-CoV-2 RBD中，hACE2的結合具有更緊密的構象；此外，SARS-CoV-2 RBD中的幾個殘基變化穩定了RBD/hACE2界面上的兩個病毒結合熱點。SARS-CoV-2 RBD的這些結構特征增強了其與hACE2的結合親和力。此外，研究人員還發現與SARS-CoV-2密切相關的蝙蝠冠狀病毒RaTG13也使用hACE2作為其受體。在hACE2識別中，SARS-CoV-2、SARS-CoV和RaTG13的差異揭示了SARS-CoV-2在動物和人類之間潛在的傳播途徑。本研究為SARS-CoV-2靶向受體識別的干預策略提供指導。

圖片來源：Nature

　　總的來說，這兩項研究利用X光晶體衍射技術，揭示了SARS-CoV-2與ACE2結合的微觀晶體結構，有助于科學家了解ACE2受體介導的SARS-CoV-2識別和感染細胞的過程，可以加快科學家開發治療性藥物和疫苗的進程。