新冠病毒長這樣！李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華李賽團(tuán)隊(duì)重磅揭示新冠病毒全病毒精細(xì)結(jié)構(gòu)

每經(jīng)編輯 胡玲

據(jù)傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微信號16日消息，9月14日，浙大一院李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)李賽研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在國際權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《細(xì)胞》（Cell，影響因子38.637）在線發(fā)表題為“Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus”的研究成果。

在國際上首個解析了真實(shí)新型冠狀病毒全病毒三維精細(xì)結(jié)構(gòu)，達(dá)到了前所未有的分辨率，并原位揭示了刺突蛋白的天然構(gòu)象及其分布特征，以及核糖核蛋白復(fù)合物在病毒體內(nèi)的結(jié)構(gòu)及其分子組裝過程，對深入了解新冠病毒的生物特性、疫苗設(shè)計、抗病毒藥物研發(fā)等具有重要意義。

研究人員將從一名重癥患者體內(nèi)分離得到的病毒株在體外大量培養(yǎng)并有效滅活和固定后，進(jìn)行病毒超速離心純化、冷凍電鏡成像和數(shù)據(jù)采集。通過分析處理319套傾轉(zhuǎn)系列中的2294顆病毒粒子（為目前已知的關(guān)于新冠病毒最大的冷凍電鏡斷層成像數(shù)據(jù)集），獲得了病毒的精確尺寸大小與形態(tài)、表面刺突蛋白天然構(gòu)象與分布、病毒體內(nèi)核糖核蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)及組裝形式等重要信息，并重構(gòu)出一個具有代表性的病毒高清三維結(jié)構(gòu)。

全球首個揭示新冠病毒全病毒三維精細(xì)結(jié)構(gòu)及核糖核蛋白復(fù)合物的分子組裝

圖片來源：傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

在此之前，國際上對新冠病毒的結(jié)構(gòu)研究大都聚焦于某一個部位或者蛋白分子，該研究在國際上首個解析了真實(shí)新型冠狀病毒全病毒的精細(xì)結(jié)構(gòu)，并原位揭示S蛋白天然構(gòu)像和分布、核糖核蛋白復(fù)合物在病毒體內(nèi)的分子組裝過程等。這項(xiàng)研究所揭示的新冠病毒全病毒結(jié)構(gòu)達(dá)到了前所未有的分辨率，并闡明了該病毒如何在直徑約80納米的體腔中組裝和堆積其約30Kb長的單股RNA，最終使“看不見的敵人”清晰地展現(xiàn)在世人面前。

丨在病毒身上做研究揭示病毒表面天然結(jié)構(gòu)對疫苗研制、抗病毒藥物研發(fā)意義重大

冠狀病毒因其如日冕般外圍的冠狀而得名，病毒表面的這些冠狀物質(zhì)叫做刺突蛋白，是一種糖蛋白，也是我們能看到的最直觀的病毒結(jié)構(gòu)。它的作用就是感染細(xì)胞，可以說是病毒侵入人體細(xì)胞的“鑰匙”，如果沒有了刺突蛋白，病毒也就不具有感染性了。

目前大多數(shù)對新冠病毒刺突蛋白的研究都是體外重組的，而該研究直接在病毒上開展科研工作，原位解析了新型冠狀病毒表面刺突蛋白的天然構(gòu)像和分布。

科研人員發(fā)現(xiàn)，新冠病毒的刺突蛋白就像“鏈錘”一樣可以在病毒表面自由擺動，上端粗、下端細(xì)，這種特性有助于病毒能靈活“抓住”細(xì)胞表面，與之結(jié)合入侵細(xì)胞，感染人體。

科研人員還發(fā)現(xiàn)，它的刺突蛋白的朝向也很有趣，懂得“自我保護(hù)”。如果把刺突蛋白比喻成一把傘，雨傘張開被稱為“向上”，雨傘關(guān)閉被稱為“向下”，當(dāng)刺突蛋白向上時，它就像亮出了自己的武器一樣，大喊著“我要去感染細(xì)胞了！”此時，如果人體細(xì)胞不幸被刺中，那么就面臨感染的危險。而當(dāng)刺突蛋白向下，它就像收起兵器，以免被機(jī)體識別擊潰。研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒的刺突蛋白97%都是向下的，這也就成為它不易被抗體及藥物等擊敗的原因之一。

圖片來源：傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

丨新冠病毒為什么可在環(huán)境長期存活或許與“病毒靈魂”的組成有關(guān)

除了刺突蛋白，新冠病毒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)核心——核糖核蛋白復(fù)合物，在該研究中也取得了重要進(jìn)展。

核糖核蛋白復(fù)合物是病毒核酸與蛋白的結(jié)合體，病毒所有的遺傳信息都儲存在里面，可以調(diào)控病毒的生物特性，可謂是“病毒的靈魂”。

早前的研究發(fā)現(xiàn)新冠病毒的核糖核酸長度是同類病毒中最長的，達(dá)到病毒自身直徑的100倍，那么病毒是如何將達(dá)到自身長度100倍的核糖核酸不糾纏、不打結(jié)、不斷裂、完好無損地裝進(jìn)自己體內(nèi)的，一直是個未解之謎。科研團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地揭示了病毒腔內(nèi)核糖核蛋白復(fù)合物天然結(jié)構(gòu)及其組裝機(jī)制，闡明了新冠病毒是如何在80納米的管腔內(nèi)組裝和堆積單股長達(dá)30Kb的核糖核酸。

原來，這些復(fù)合物像串珠一樣把核糖核酸組織在一起，并在病毒體內(nèi)有序排列，不僅解決了在有限空間內(nèi)收納超過自身容量核糖核酸的難題，還加固了病毒本身結(jié)構(gòu)，使它能夠經(jīng)受住人體外復(fù)雜環(huán)境中的各種理化因素破壞的挑戰(zhàn)，這也可以用來解釋新冠病毒長期在外環(huán)境存活的一個重要因素。

圖片來源：傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

每日經(jīng)濟(jì)新聞綜合自傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、浙大一院

封面圖片來源：攝圖網(wǎng)