新冠病毒结构解析：传染性比SARS强，暂无有效抗体

新研究发现，新冠病毒结合宿主细胞受体靶点ACE2（血管紧张素转化酶2）的亲和力要远高于SARS病毒的亲和能力（>10-20倍），也从一定程度上论证了之前的报道，新型冠状病毒的传染性远比SARS病毒强。

新冠病毒图（图源：NIAID-RML）

撰文 | 秦芳菲

编辑 | 叶水送

新冠肺炎正在全球蔓延。截止2月17日，仅中国确诊的新冠肺炎患者就已超过7万人，国内外学者对引起肺炎的新冠病毒（SARS-CoV-2）高度关注。

2月15日，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Jason McLellan团队，在预印版平台bioRxiv上发表研究论文：Cryo-EM Structure of the 2019-nCoVSpike in the Prefusion Conformation，揭示新冠病毒侵染机体的关键组分——S糖蛋白的冷冻电镜结构。

据熟悉情况的学者表示，中国也有学者正在解析新冠病毒这一关键结构，但是比国外学者要晚一些。

新研究发现，新冠病毒结合宿主细胞受体靶点ACE2（血管紧张素转化酶2）的亲和力要远高于SARS病毒的亲和能力（>10-20倍），也从一定程度上论证了之前的报道，新型冠状病毒的传染性远比SARS病毒强。

同时研究者发现，SARS 受体结合区域（RBD）的单克隆抗体对于新型冠状病毒不具有交叉反应，因此SARS受体结合区域的单克隆抗体可能对新型冠状病毒病无效。

复旦大学病毒学家姜世勃及其团队是国内冠状病毒方面的研究专家，此前基于SARS病毒的受体结合区域开发了20多种抗体，由于两种病毒的RBD区域有所差异，因此难以发挥作用。他对《知识分子》表示，“这项研究跟大家预测的基本都差不多，大部分SARS抗体跟新冠病毒的受体结合区域没有交叉反应作用，因此现在的SARS抗体可能没有作用。”

解析病毒表面的关键蛋白

新型冠状病毒与SARS病毒都是依赖病毒表面的S糖蛋白与细胞表面的血管紧张素转换酶2（ACE2）的结合，侵染细胞，导致疾病的产生。

为了揭示新冠病毒致病的分子机理和传染性，McLellan团队利用冷冻电镜技术解析了新型冠状病毒对致病性有着关键作用的S糖蛋白的结构，还利用表面等离子共振技术（SPR）分析了S蛋白与致病靶点蛋白ACE2的亲和力。

新冠病毒的S蛋白和SARS-CoV S蛋白的结构比较

研究者发现，新冠病毒和SARS病毒之间结构最大的不同位于“向下”结构中的RBD结构域 （ 绿色结构区域）之中。SARS 的S蛋白中“向下”结构中RBD紧贴NTD结构域。虽然存在结构上的不同，但整体上来说，新型冠状病毒与SARS-CoV在结构上还是高度相似的。

新冠病毒比SARS病毒亲和力更强

新型冠状病毒引发病毒的机制虽然与其他的冠状病毒科的病毒机制类似，但传染性更强。研究者希望通过动力学方面的检测以进一步确认两者之间的不同。

新冠病毒的S蛋白（左）比SARS病毒的S蛋白对ACE2的亲和力高10倍以上

为了从具体数值上反映两者的不同，研究者采用表面等离子共振技术（SPR）进行测量，发现新型冠状病毒S蛋白与ACE2的平衡解离常数（KD）是15nM，而SARS病毒S蛋白与ACE2的平衡解离常数（KD）竟然达到了325.8nM。

也就是说，新型冠状病毒结合ACE2的亲和力要远高于SARS病毒的亲和能力（>10-20倍）。这么高的亲和力，或许是该病毒能够快速人传人的原因之一。

有无有效的抗体杀伤新冠病毒

由于新型冠状病毒与SARS病毒之间的结构同源性，到底可不可以采用已经发表的SARS病毒的RBD单克隆抗体对新型冠状病毒病进行治疗呢？

已经发表的SARS病毒的RBD单克隆抗体对新型冠状病毒RBD无明显结合

研究者采用这些已经发表的SARS病毒的RBD单克隆抗体对新冠病毒的RBD进行交叉反应性测试。不巧的是，研究者发现，尽管两病毒RBD之间结构高度相似，但SARS病毒的RBD抗体对于新型冠状病毒并没有明显的结合。

也就是说，SARS 受体结合区域的单克隆抗体对于新型冠状病毒不具有交叉反应，可能并不能用于新冠肺炎患者的治疗。但此次新冠病毒S蛋白的结构解析，为未来抗体分离与治疗方案的设计提供了重要参考。

据McLellan实验室透露，针对S蛋白的新冠肺炎疫苗，已经由这项研究的参与者美国国立卫生研究院疫苗研发中心的BarneyGraham团队展开测试。

参考资料

[1] Wrapp, D., et al.Cryo-EM Structure of the 2019-nCoV Spike in the Prefusion Conformation.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.11.944462v1

[2] Hoffmann, M., etal. The novel coronavirus 2019 (2019-nCoV) uses the SARS-coronavirus receptorACE2 and the cellular protease TMPRSS2 for entry into target cells.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.01.31.929042v1.full

[3] 奇点网：最新进展：新冠病毒S蛋白与细胞ACE2的亲和力是SARS的10到20倍，科学家首次用冷冻电镜解析新冠病毒S蛋白结构.

[4] bioRxiv | 新型冠状病毒中刺突蛋白近原子电镜结构解析.