水木未来公开课 | 西湖大学周强老师首谈新冠病毒与其受体ACE2的冷冻电镜结构研究

发布日期:2020-03-23 23:43
公众号封面-01
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水木未来公开课 | 西湖大学周强老师首谈新冠病毒与其受体ACE2的冷冻电镜结构研究

2020-03-23 23:43
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新闻回顾:

3月12日,水木未来携手赛默飞成功举办了首期公开课,豪华嘉宾阵容首度亮相公开课直播间。上周公开课我们有幸邀请到了清华大学生命科学院院长、水木未来(北京)科技有限公司创始人王宏伟教授担任主持人。主讲人是西湖大学周强老师,他近期在Science杂志发表了题为Structural basis for the recognition of the SARS-CoV-2 by full-length human ACE2 的研究论文的。众多热心网友集聚直播间,在线交流新冠病毒的研究进展。





水木未来公开课:

自2019年12月以来,新型冠状病毒开始全球蔓延,传播趋势越发凶险。随着我国举国之力防疫工作的实施,国内疫情防控效果立竿见影,但是目前其他国家的病毒传播形势依旧不容乐观,所以这就需要科学家们与时间赛跑,更快地揭示新冠病毒传播机制和感染机理,以及依据这些科学发现研制出更加有效的治疗手段和治疗药物,这已经成为疫情防治的当务之急。


上周四,我们非常有幸邀请到了西湖大学研究员周强老师,加入水木未来&赛默飞联合公开课,向我们介绍如何利用冷冻电镜技术解析新型冠状病毒细胞表面受体ACE2的全长三维结构,以及新型冠状病毒表面S蛋白受体结合结构域与细胞表面受体ACE2全长蛋白复合物的三维结构等重大研究进展,这为后续新冠肺炎治疗方式和特效药物的开发提供了重要的理论支持。周强老师长期从事单颗粒冷冻电镜技术的学习和研究,与同事和合作者共同解析了多个重要的生物大分子复合物及膜蛋白的三维结构。周强老师针对病毒的研究工作并不是始于新冠病毒爆发期间,在此之前周强老师已经累积了丰富的研究经验,这是一场科学抗疫的有准备之战。因此,取得如此重大的研究进展并不是一蹴而就,而是周强老师多年耕耘的劳动成果。

直播过程中,周强老师简单介绍了新冠病毒的基因组学基本特征、基本组成、复制周期以及常见的受体蛋白等内容,着重讲述了新冠病毒受体ACE2的全长结构解析、以及新型冠状病毒表面S蛋白受体结合结构域与受体ACE2全长蛋白复合物的结构解析。

首先,周强课题组尝试利用冷冻电镜技术解析受体细胞ACE2全长蛋白结构,他们通过共表达的方法获得了ACE2与B0AT1(一种氨基酸转运蛋白)优质稳定的复合物,并利用冷冻电镜成功解析了其三维结构,整体分辨率达到2.9埃,对于病毒识别至关重要的胞外结构域分辨率为2.7埃。通过分析ACE2的全长蛋白结构,周强实验室发现ACE2以二聚体形式存在,同时具有开放和关闭两种构象变化,但两种构象均含有与冠状病毒的相互识别界面。这一研究发现为进一步解析全长ACE2和新冠病毒的S蛋白复合物的三维结构奠定了基础。


精彩回顾-西湖大学周强老师首谈新冠病毒与其受体ACE2的冷冻电镜结构研究 》


点击图片或以下链接观看公开课:

在这一研究基础上,周强实验室进一步解析出新冠病毒表面S蛋白受体结合结构域与细胞表面受体ACE2全长蛋白的复合物的三维结构,受体分辨率2.9埃,其中S蛋白受体结合结构域部分的分辨率为3.5 埃。


点击图片或以下链接观看公开课:
https://v.qq.com/x/page/g09350576ty.html

周强实验室发现,在形态上,新冠病毒的S蛋白像一座桥横跨在ACE2表面,又像病毒的一只手,紧紧抓住ACE2,这一点与SARS病毒很相似。新冠病毒S蛋白的受体结合结构域与SARS病毒的序列也非常像,相似性达到82%。

RBD与ACE2的相互作用界面


新冠病毒S蛋白RBD与SARS病毒S蛋白RBD的对比

进一步分析,研究人员可以看到新冠病毒表面的S蛋白到底是由哪些氨基酸与ACE2相互作用。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验证。

周强老师精彩的直播讲解,激发了现场观众强大的求知欲,问答环节持续了50分钟之久。直播现场,王宏伟教授和周强老师对观众最关心的新冠病毒结构解析问题、以及基于结构的药物研发问题给予了专业客观的解答。


关于水木未来
水木未来(北京)科技有限公司于2017年成立于北京清华园,是一家专注于临床前新药研发加速服务的平台型公司。公司依托清华大学自主研发的革命性结构解析方法学与AI技术,拥有顶级的生命科学专家技术团队,致力于为全球制药公司和生命科技公司提供新药靶点验证,化合物库筛选,先导化合物发现,以及治疗性抗体研发等综合性技术服务。

Micro-ED
也称微晶电子衍射。突破既往X射线衍射技术对晶体的高度需求,仅需微晶,甚至是混晶既可以对样品结构进行解析,极大的缩短科研时间和成本。

SPA技术
也称单颗粒解析。只需纯化样品,无需对样品进行结晶,通过图像2D投射和图像3D模型分析计算,对生物大分子进行解析的技术。是目前结构解析最前沿技术。


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