原標題：西湖大學：新冠病毒表面S蛋白“劫持”人體ACE2蛋白入侵
北京時間2月21日凌晨，西湖大學周強研究團隊在論文預印本網站BioRxiv再次發文，報道新冠病毒表面S蛋白受體結合結構域與細胞表面受體ACE2全長蛋白的複合物冷凍電鏡結構，揭開了新冠病毒入侵人體細胞的神秘面紗。
“如果把人體想象成一間房屋，把新冠病毒想象成強盜，那麼，ACE2就是這間房屋的‘門把手’；S蛋白抓住了它，病毒從而長驅直入闖進人體細胞。”西湖大學特聘研究員陶亮向澎湃新聞（www.thepaper.cn）介紹。這篇預印本論文的第一作者為西湖大學生命科學學院博士後鄢仁鴻，通訊作者為西湖大學生命科學學院研究員周強。第一單位和通訊單位均為西湖大學浙江省結構生物學研究重點實驗室。這也是西湖大學承擔的浙江省“新型冠狀病毒肺炎防治應急攻關項目”取得的重要成果。2天前，該團隊剛剛在bioRxiv上發表了新冠病毒受體ACE2全長結構。
新型冠狀病毒引發的肺炎疫情，讓冠狀病毒、S蛋白、ACE2這些冷僻的生物學名詞再次進入公眾視野。
S 蛋白全稱為spike glycoprotein （刺突糖蛋白），位於新冠病毒最外層，像一個個突起的“皇冠”。根據美國得克薩斯大學奧斯汀分校研究團隊的最新解析結果，新冠病毒S蛋白以三聚體形態存在，每一個單體中約有1300多個氨基酸，其中300多個氨基酸構成了“受體結合結構域”（RBD），即S蛋白與ACE2相聯結的地方。ACE2全稱為血管緊張素轉化酶2，是人體內一種參與血壓調節的蛋白，在肺、心臟、腎臟和腸道廣泛存在。研究發現，新型冠狀病毒感染人體細胞的關鍵在於冠狀病毒的S蛋白與人體ACE2 蛋白的結合。準確地說，是S蛋白“劫持”了原本是控制血壓的ACE2，通過與它的結合入侵人體。雖然S蛋白和ACE2是敵我雙方接觸的最前線，但在此次疫情爆發前，科學家們從未看清ACE2的全貌及ACE2與新冠病毒S蛋白的相互作用。兩天前，周強實驗室在世界範圍內率先報道了ACE2全長蛋白的高分辨三維空間結構，這一次，他們進一步解析出ACE2全長蛋白與新冠病毒S蛋白受體結合結構域的複合物結構，受體分辨率2.9埃，其中S蛋白受體結合結構域部分的分辨率為3.5 埃。
該團隊通過病毒入侵後的複合物研究發現，在形態上新冠病毒的S蛋白像一座橋橫跨在ACE2表面，又像病毒的一隻手，緊緊抓住ACE2，這一點與SARS病毒很相似。新冠病毒S蛋白的受體結合結構域與SARS病毒的序列也非常像，相似性達到82%。
進一步分析，研究人員可以看到新冠病毒表面的S蛋白到底是由哪些氨基酸與ACE2相互作用。對比此前已經解析出來的SARS病毒與ACE2的相互作用，新冠病毒S蛋白有一部分氨基酸殘基發生了較大改變。這也許可以解釋為什麼新冠病毒和SARS與ACE2的結合能力不一樣，這種結合能力可能影響了病毒的傳染力。但究竟是增強還是減弱，還需要通過其他實驗手段驗證。
周強團隊，左起：鄢仁鴻，周強，張媛媛
周強團隊表示，此次對複合物結構的解析屬於基礎研究領域的突破，與抗疫藥物的研發沒有必然聯繫。但從另一方面講，它又確實非常重要。因為蛋白質的結構在很大程度上決定了它的性質與功能，看清新冠病毒S蛋白、ACE2及其相互作用的結構，相當於看清了“敵人的樣子”，為後續科學家的靶向藥物研究提供了更多信息。知己知彼，方能百戰不殆。
該項研究成果的另一個意義在於，計算生物學的研究人員可以在此基礎上去構建不同的模型，進而展開具有針對性的研究，判斷什麼樣的突變可能會進一步提高S蛋白與ACE2的相互作用，從而設計針對S蛋白或者ACE2蛋白的藥物和抗體；又或者設計小分子破壞它們之間的相互作用。這些都為藥物設計和檢測手段開發提供堅實的基礎。
據悉，清華大學王新泉教授研究團隊和中國科學院微生物研究所齊建勳研究團隊分別獨立解析了ACE2的N端蛋白酶結構域與新冠病毒S蛋白受體結合結構域的晶體結構。這些信息與周強團隊的電鏡結構互為支持、互為補充。值得一提的是，三個獨立團隊都選擇在第一時間將其複合物的原子座標向全社會公佈，以提高其可能的利用率。
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