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研究成果成新冠病毒药物研发敲门砖?访西湖大学周强团队

研究成果成新冠病毒药物研发敲门砖?访西湖大学周强团队
2020年02月26日 18:45 新京报
原标题:研究成果成新冠病毒药物研发敲门砖?访西湖大学周强团队

近日,西湖大学周强研究团队发现了病毒的蛋白跟细胞的蛋白结合的结构,看清了病毒和宿主细胞接触时的样子,揭开了新冠病毒入侵人体细胞的神秘面纱。

西湖大学特聘研究员陶亮用了一个形象的比喻:“如果把人体想象成一间房屋,把新冠病毒想象成强盗,那么,ACE2就是这间房屋的‘门把手’;S蛋白抓住了它,病毒从而长驱直入闯进人体细胞。”

西湖大学周强团队在接受新京报记者专访时表示,此次对复合物结构的解析属于基础研究领域的突破。看清ACE2及其与新冠病毒S蛋白相互作用的结构,相当于看清了“敌人的样子”,为后续科学家的靶向药物研究提供了更多信息。

ACE2-B0AT1 复合物的冷冻电镜密度图。

看清病毒侵入人体细胞过程,为靶向药研究提供参考

新京报:2月21日,周强实验室发文报道了新冠病毒表面S蛋白受体结合结构域与细胞表面受体ACE2全长蛋白的复合物冷冻电镜结构,发现这一结构的意义主要是什么?

周强团队:最主要的意义在于看清了病毒和宿主细胞接触时的样子,这会为后续科学家的靶向药物研究提供更多信息。知己知彼,方能百战不殆。

新京报:获取这一结构的困难有哪些? 

周强团队:获取均一稳定的目的蛋白样品是结构解析中最难的一步。作为膜蛋白的ACE2(全称为血管紧张素转化酶2),是人体内一种参与血压调节的蛋白,本身很难在体外稳定获得。我们通过文献调研发现,ACE2与肠道内的一个氨基酸转运蛋白B0AT1,能够形成复合物。根据过去研究氨基酸转运蛋白复合物的研究经验,我们判断B0AT1极有可能稳定住ACE2。随后,我们通过共表达的方法,获得了ACE2与B0AT1优质稳定的复合物,并用冷冻电镜技术解析了它的三维结构。

新京报:过去两年,周强实验室一直在研究人源氨基酸转运蛋白,这给我们这次的研究成果打下了怎样的基础?

周强团队:基础科学领域的研究是一个漫长的过程,很多时候需要于默默无闻中坚守。事实上,过去两年,我们一直在研究人源氨基酸转运蛋白,锁定了数种目标蛋白,ACE2就是其中一种。而后新冠肺炎疫情暴发,我们团队迅速提升ACE2研究工作的优先级,以最快速度取得研究成果,为后期药物研发提供了关键信息。

周强团队,左起:鄢仁鸿,周强,张媛媛。图片来源:西湖大学官方微信公众号。

新冠病毒和SARS与人体细胞结合能力不同,或许影响病毒传染力

新京报:ACE2全长蛋白与新冠病毒S蛋白的结合有何特点,尤其是与SARS病毒有什么异同?这种特点与其高传染性是否有关系?

周强团队:对比此前已经解析出来的SARS病毒与ACE2的相互作用,新冠病毒S蛋白有一部分氨基酸残基发生了较大改变。这也许可以解释为什么新冠病毒和SARS与ACE2的结合能力不一样,这种结合能力可能影响了病毒的传染力。但究竟是增强还是减弱,还需要通过其他实验手段进一步验证。

新京报:我们距离新冠肺炎的特效药,还有多远?这还需要生物学界、医疗业界做哪些事?

周强团队:此次对复合物结构的解析属于基础研究领域的突破,与抗疫药物的研发没有必然联系。但从另一方面讲,它又确实非常重要。因为蛋白质的结构在很大程度上决定了它的性质与功能,看清新冠病毒S蛋白、ACE2及其相互作用的结构,相当于看清了“敌人的样子”。这项研究成果的另一个意义在于,计算生物学的研究人员可以在此基础上去构建不同的模型,进而展开具有针对性的研究,判断什么样的突变可能会进一步提高S蛋白与ACE2的相互作用,从而设计针对S蛋白或者ACE2蛋白的药物和抗体;又或者设计小分子破坏它们之间的相互作用。这些都为药物设计和检测手段开发提供坚实的基础。

新京报记者 许诺 编辑 陈莉 校对 柳宝庆

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