新冠病毒S蛋白高清結構，有望助力疫苗開發

今日，頂尖學術期刊《科學》在線發表了一篇關於新冠病毒的最新研究論文。來自德克薩斯大學奧斯汀分校（UT

▲本研究的兩名共同一作Daniel

[1]S蛋白——新冠病毒的攻城錘[/1]

[1]如果把人類的細胞比作是一座防禦堅固的城池，那麼S蛋白就是新冠病毒入侵這座城池的「攻城錘」。[/1]具體來看，這是一種三聚體蛋白，有著大量糖基化的修飾。它雖然看起來像一枚長長的釘子，卻會在結合細胞表面的受體後，發生「變形」，將病毒包膜與細胞膜融為一塊兒，從而將病毒內的遺傳物質注入細胞，感染細胞。

[1]可想而知，如果我們能看清這個「攻城錘」的模樣，就能見招拆招[/1]，找到其中的軟肋，助力開發出針對新冠病毒的藥物和疫苗。而冷凍電鏡技術，正是一種能夠讓我們看清蛋白結構的工具。

[1]3D結構揭示作用機理[/1]

根據最早報道的新冠病毒基因組序列，研究人員們表達了新冠病毒S蛋白的膜外結構域（ectodomain），並在蛋白C端引入了兩個脯氨酸突變，以求起到穩定蛋白的作用。先前的論文也表明，這樣的做法在同類冠狀病毒中確實能起到穩定的效果。

在表達了這些融合前（prefusion）的S蛋白後，[1]利用冷凍電鏡技術，科學家們獲得了S蛋白的3D結構，分辨率達到了3.5埃（1埃

作者們在論文裏表示，這種特征同樣存在於SARS病毒和MERS病毒中，另外一些親緣關系較遠的冠狀病毒裏也可以觀察到這樣的現象。而當S蛋白三聚體的三個受體結合域都向上抬起，與細胞表面的受體結合後，整個S蛋白的結構就會因為不穩定而發生變化。

[1]與SARS病毒S蛋白的異同[/1]

最近，不少研究指出新冠病毒所識別的受體可能與SARS病毒一樣，都是ACE2。為了評估這種可能性，研究人員們測試了兩種病毒與ACE2的結合能力。[1]研究表明，新冠病毒S蛋白膜外結構域與ACE2的親和力更強，比SARS病毒對應S蛋白區域的結合能力要高出10-20倍。[/1]作者們也在論文裏提到，這種高親和力，可能是新冠病毒更容易發生人傳人的原因。但他們也強調，這只是一種猜測。為了驗證這種猜測的可能性，我們依舊需要更多的研究。

也正是由於和SARS病毒S蛋白的這些相似性，研究人員們進一步評估了能夠結合SARS病毒受體結構域的抗體，能否也結合新冠病毒的受體結構域。[1]然而，盡管這兩種病毒的受體結合域非常相似，研究中測試的3種針對SARS病毒的抗體，都無法結合新冠病毒的受體結合域。[/1]研究人員們在論文裏指出，雖然他們測試的抗體只代表了極少的結合表位，但這些結果也表明，針對SARS的單克隆抗體未必對新冠病毒也有活性。因此我們依舊需要基於新冠病毒，開發有效的抗體和其他療法。

[1]總結[/1]

毫無疑問，新冠病毒疫情的快速傳播，讓疫苗與新藥的研發變得迫在眉睫。在論文的最後，[1]作者們指出，清晰到原子水平的S蛋白結構，能夠更好地幫助新藥研發人員們設計和篩選小分子藥物，更精准地指導疫苗設計和抗病毒藥物研發，最終加速相應醫療手段的開發進程。[/1]