所以，對 S 蛋白和 ACE2 的研究，成為解讀新冠病毒侵入細(xì)胞過程的關(guān)鍵，這也是西湖大學(xué)周強實驗室的研究重點所在。同時，也正如加州大學(xué)洛杉磯分校分子與醫(yī)學(xué)藥理學(xué)、生物工程特聘教授孫仁所言：
S 蛋白與其受體的相互作用，是病毒傳播的重要決定因素之一。因此，觀察 S蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域的序列及對應(yīng)結(jié)構(gòu)在病毒跨物種傳播過程中、傳播后的變化，對我們了解確認(rèn)傳播機制、預(yù)測傳播能力來說是一條有效路徑。
S 蛋白像一座橋橫跨在 ACE2 表面這次登上《Science》封面的論文成果，本質(zhì)上是在解釋病毒 S 蛋白和 ACE2 的全貌以及彼此間的互相作用。論文標(biāo)題為：
Structural basis for the recognition of the SARS-CoV-2 by full-length human ACE2
在此前已經(jīng)成功解析出 ACE2 全長蛋白的高分辨三維空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，這篇論文成果解析出了 ACE2 全長蛋白與新冠病毒 S 蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，整體分辨率 2.9 埃（埃，公制長度單位，1 埃等于 0.1 納米，這個單位名稱是為紀(jì)念瑞典物理學(xué)家 Anders Jonas ngstrm 而定的），其中 S 蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域部分的分辨率為 3.5 埃。那么，研究人員從解析出來的復(fù)合物結(jié)構(gòu)中看見了什么？原來，在形態(tài)上，新冠病毒的 S 蛋白像一座橋橫跨在 ACE2 表面，又像病毒的一只手，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(jié)合結(jié)構(gòu)域與 SARS 病毒的序列也非常像，相似性達(dá)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?？梢钥吹?，對比此前已經(jīng)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(fā)生了較大改變。這也許可以解釋為什么新冠病毒和 SARS 與 ACE2 的結(jié)合能力不一樣，這種結(jié)合能力可能影響了病毒的傳染力。不過，這種病毒的傳染力究竟是增強還是減弱，還需要通過其他實驗手段驗證。其實，在這一研究成果早在北京時間 2 月 21 日就已經(jīng)在預(yù)印版平臺 bioRxiv 發(fā)布，并第一時間向全社會公開——美國東部時間 3 月 4 日，該論文被《Science》雜志正式接收。
最終出現(xiàn)，它出現(xiàn)在 3 月 27 日《Science》雜志封面上。值得一提的是，清華大學(xué)王新泉教授研究團隊和中國科學(xué)院微生物研究所齊建勛研究團隊分別獨立解析了 ACE2 的 N 端蛋白酶結(jié)構(gòu)域與新冠病毒 S 蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域的晶體結(jié)構(gòu)。而這些信息與周強團隊所獲取的相關(guān)電鏡結(jié)構(gòu)互為支持、互為補充。這項成果究竟意味著什么？在新冠疫情依舊全球蔓延的情況下，對于病毒相關(guān)的科學(xué)研究備受關(guān)注——那么，這項受到《Science》雜志充分肯定的研究成果意味著什么？對此，周強團隊也做了具體說明。周強團隊表示，此次對復(fù)合物結(jié)構(gòu)的解析屬于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，與抗疫藥物的研發(fā)沒有必然聯(lián)系。不過，從另一方面講，它又確實非常重要。因為蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了它的性質(zhì)與功能，看清新冠病毒 S 蛋白、ACE2 及其相互作用的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于看清了“敵人的樣子”，為后續(xù)科學(xué)家的靶向藥物研究提供了更多信息。而在這次研究的基礎(chǔ)之上，計算生物學(xué)的研究人員可以在此基礎(chǔ)上去構(gòu)建不同的模型，進而展開具有針對性的研究，判斷什么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(shè)計針對 S 蛋白或者 ACE2 蛋白的藥物和抗體；又或者設(shè)計小分子破壞它們之間的相互作用。這些，都可以為藥物設(shè)計和檢測手段開發(fā)提供堅實的基礎(chǔ)。這項研究也受到多位學(xué)科內(nèi)專家的肯定。比如，美國得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心生物物理系主任、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員 Michael K. Rosen 認(rèn)為：
