Cell：我国科学家从结构和功能角度揭示SARS

将这种新鉴定出的SARS-CoV-2考虑在内，迄今为止已报告了七种人类冠状病毒。在这些人类冠状病毒中，三种（hCoV-NL63，SARS-CoV和SARS-CoV-2）已被证实利用hACE2受体进入宿主细胞。先前已经报道了hCoV-NL63 CTD和SARS-RBD与hACE2结合在一起时的复杂结构。尽管hCoV-NL63 CTD和SARS-RBD在结构上截然不同，但是这两种病毒配体识别并结合这种受体的位点存在空间重叠。 SARS-CoV-2-CTD与hACE2结合在一起时的复杂结构揭示了SARS-CoV-2在hACE2中的大多数结合位点也与SARS-CoV结合位点重叠。这些观察结果支持这些冠状病毒进化为识别hACE2中的“热点（hot-spot）”区域以结合这种受体。

据这篇论文手稿的修订版，人们已报道在低温电镜（cryo-EM）分析中，全长hACE2结构在B0AT1（一种氨基酸转运蛋白）的存在下形成了二聚体。他们还报道了二聚体hACE2-B0AT1与两个SARS-CoV-2-CTD结合在一起时的的低温电镜结构，每个SARS-CoV-2-CTD分子与一个hACE2单体结合，结合界面处的局部分辨率为3.5 ?。这项新研究中解析出的SARS-CoV-2-CTD/hACE2复合物晶体结构与这种低温电镜结构完全重叠，在722对Cα原子上的均方根偏差（root mean square deviation, rmsd）为1.019?。值得注意的是，最近也公开了三聚体SARS-CoV-2 S蛋白的两个低温电镜结构，在这两个结构中，它的受体结合区被埋入或暴露，这就与MERS-CoV和SARS-CoV S蛋白的结构特征相一致。进一步的结构比对表明，在这种复合物中SARS-CoV-2-CTD的晶体结构也与这两个低温电镜结构中的对应物非常吻合，与PDB代码6VSB相关的均方根偏差为0.724?（暴露状态）和0.742?（埋入状态），与PDB代码6VYB相关的均方根偏差为0.632?（暴露状态）和0.622?（埋入状态）。这些结果表明这种复合物的晶体结构与其各自的低温电镜结构一致，并提供了更详细的结合信息。

考虑到SARS-CoV-2-CTD和SARS-RBD之间的高度序列一致性（sequence identity），在这两种结合相同受体的病毒配体之间进行了原子比较。原子细节揭示了SARS-CoV-2-CTD/hACE2中存在比SARS-RBD/hACE2中更多的相互作用，包括更多参与这种相互作用的残基，更多的范德华力接触，更多的氢键以及更大的埋入表面积。有趣的是，β1"/β2"环是SARS-CoV-2-CTD和SARS-RBD之间变化最大的区域，而且相比于SARS-RBD β1"/β2"环，SARS-CoV-2-CTD β1"/β2"环赋予了SARS-CoV-2-CTD/hACE2更多的相互作用，包括强相互作用，比如芳香族氨基酸-芳香族氨基酸相互作用（aromatic-aromatic interaction）和离子相互作用。最近发表的一篇论文还表明，SARS-CoV-2 S蛋白以比SARS-CoV S蛋白更高的亲和力与hACE2结合，这一点也在这项新的研究中得到证实。

S蛋白被蛋白水解成S1和S2是冠状病毒感染的另一个先决条件。MERS-Uganda（即在乌干达蝙蝠中发现的一种MERS样冠状病毒）和蝙蝠冠状病毒HKU4均可轻松与hCD26相互作用，但它们均需要被蛋白酶激活才能进入细胞。最近的一项研究表明与S1和S2亚基之间不包含弗林蛋白酶识别位点的SARS-CoV S不同的是，SARS-CoV-2 S蛋白包含一个潜在的弗林蛋白酶切割位点，可能被有效地加工成S1和S2亚基。据报道，丝氨酸蛋白酶TMPRSS2有助于促进SARS-CoV-2 S蛋白激活，而且一种被批准用于临床的TMPRSS2抑制剂能够阻断进入细胞，并据此推测TMPRSS2抑制剂可能成为一种治疗选择。

尽管SARS-CoV和SARS-CoV-2在S蛋白上具有 70％的序列一致性，并且都通过CTD结合hACE2，但是在这项新的研究中，这些研究人员发现这两种病毒的CTD在抗原性上是不同的。当使用一组靶向SARS-CoV S1/CTD的mAb时，没有一种mAb能够识别SARS-CoV-2 S蛋白。在这种测试中使用的mAb1和mAb2/mAb3已被确定分别与SARS-CoV S蛋白的330-350和380-399区域结合。但是，通过使用SARS-CoV S1亚基作为免疫原产生的其他三个mAb（B30A38，A50A1A1和C31A12）的结合位点仍然是未知的。与此相一致的是，最近发表的一篇论文也报道了相似的结果，即三个针对SARS-RBD的单克隆抗体S230、m396和80R无法结合SARS-CoV-2。此外，这项新的研究还证实针对SARS-RBD的多克隆抗血清不能识别SARS-CoV-2的S蛋白。对这两种病毒配体的比较表明它们显示出不同的静电势，这可能导致不同的免疫原性，尽管它们显示出相似的蛋白折叠。