2 月19 日，國際頂尖學術期刊《Science》刊發了美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jason S McLellan 團隊的一篇重磅成果。
研究人員通過冷凍電鏡Cryo-EM 技術，解析出新冠病毒S 蛋白三聚體3.5 埃的近原子分辨率結構，邁出了疫苗研製關鍵一步。
值得一提的是，這篇論文首次提出新冠病毒S蛋白結合ACE2的親和力要遠高於SARS-CoV的S蛋白，是SARS的10到20倍，這可能意味著新冠病毒肺炎（COVID-19）比SARS的傳染性要強很多。
研製疫苗關鍵一步！美國創建首個新冠病毒3D原子圖
病毒要進入人體細胞，必須找到人體細胞上相應的受體蛋白，如果將每個受體比作一把“鎖”的話，S蛋白便是新冠病毒打開這把“鎖”，後進入細胞內部的“鑰匙”。
在從中國研究人員那裡獲得該病毒的基因組序列後僅兩週時間，研究小組就設計並生產了其穩定的刺突蛋白樣品，大約花了12天的時間來重建刺突蛋白的3-D原子尺度圖（即分子結構）。
該模型還可幫助科學家開發新蛋白，結合到刺突的不同部位，阻止其發揮功能，治療已經被感染的人。
2019-nCoV S蛋白結構
這是科學家首次通過冷凍電鏡對新冠病毒S 蛋白結構進行詳細觀察和解析，從生物物理及結構生物學的角度加深了對新冠病毒的認知，為疫苗研發等相關工作奠定了夯實的基礎。研究小組正在將其分子結構圖發送給世界各地的研究者，包括中國的許多團體，這將有助於疫苗的研發。
研究小組獲得結構的分子僅代表刺突蛋白的細胞外部分，但足以在人體內引發免疫反應，因此可以用作疫苗。
接下來，McLellan的小組計劃使用他們的分子對引起COVID-19的病毒進行另一道攻擊，利用該分子作為“探針”，從感染了新型冠狀病毒併成功康復的患者中分離出天然產生的抗體,暴露量足夠大後，這些抗體可以幫助治療冠狀病毒感染。
領導該研究的教授詹森·麥克萊倫（Jason McLellan）和他的同事們花了很多年研究其他冠狀病毒，包括SARA冠狀病毒（SARS-CoV）和MERS冠狀病毒（MERS-CoV），這種經驗使他們比其他研究新病毒的研究小組更具優勢。
Jason S. McLellan（左）；論文共同第一作者、博士生Daniel Wrapp（中）和研究助理王年爽（右）
此外，這次研究破解工作使用了斬獲2017年諾貝爾化學獎的“冷凍電鏡”，這也是該研究獲得成功的關鍵。
冷凍電子顯微鏡（cryogenic electron microscopy,簡稱cryo-EM），即應用冷凍固定術，在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術，讓研究者能將生物分子“凍起來”，前所未有地觀察分析運動過程。
新冠病毒為什麼傳染性更強
早在 1月下旬，中國科學院武漢病毒所石正麗團隊在 Nature 發表的研究論文中，便證實了新型冠狀病毒感染人體細胞的關鍵就在於 S 蛋白與 ACE2 蛋白的結合。
在此次解析S 蛋白結構的工作中，通過與SARS病毒的結構比較，Jason McLellan研究小組認為，新冠病毒的S蛋白結合人體ACE2（宿主細胞受體血管緊張素轉化酶2）的親和力要遠高於嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒（SARS-CoV）的S蛋白。
通過計算，SARS病毒S蛋白與ACE2的平衡解離常數KD是325.8 nM，新冠病毒S蛋白與ACE2的平衡解離常數KD是15 nM。（上圖A）
KD值越小意味解離越多，S蛋白與ACE2的親和力越強，這意味著新冠病毒S蛋白與ACE2的親和力，是SARS病毒S蛋白與ACE2之間親和力10倍，甚至20倍，這解釋了為什麼新冠病毒傳染性要比SARS病毒強得多，當然，還需要進一步研究確認這個結論。
新型冠狀病毒病毒對於ACE2具有高親和性
參考鏈接：
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/18/science.abb2507
https://news.utexas.edu/2020/02/19/breakthrough-in-coronavirus-research-results-in-new-map-to-support-vaccine-design/
https://medicalxpress.com/news/2020-02-breakthrough-coronavirus-results-vaccine.html
閱讀更多 圖靈聯邦 的文章
