bet36李兰娟/李赛/施一公首次解析新冠病毒完整结构

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新型冠状病毒(SARS-CoV-2),一种新型的冠状病bet36毒,是导致当前新冠肺炎大流行的病原体。由于全世界科学家的共同努力,SARS-CoV-2的蛋白质结构阐明取得了很大进展。目前已证实SARS-CoV-2基因组编码29种蛋白质,其中4种为结构蛋白,分别为刺突蛋白(S蛋白)、核衣壳蛋白(N蛋白)、膜蛋白(M蛋白)和包膜蛋白(E蛋白)。然而,SARS-CoV-2的完整详细结构仍有待揭示。

2020年9月bet3614日,浙江大学传染病诊断与治疗国家重点实验室李兰娟院士和清华大学生物科学研究所李赛研究员在国际顶级学术期刊《Cell日报》上联合发表了题为《SARS-CoV-2病毒的分子结构》的研究论文。

本研究使用了冷冻电子断层扫描子断层扫描图平均化解析了真实的新冠病毒的分子组装非常详细地描绘了新冠病毒的完整结构,揭示了新冠病毒是如何在直径仅80nm的内腔中堆积30kb长的RNA基因组.

约600 bet36kDa的三聚体S蛋白是已知的最大的I类融合蛋白之一,由66 N连接的聚糖高度糖基化。s蛋白通过受体结合域(RBD)与细胞表面受体血管紧张素转化酶2(ace 2)结合,从而侵入细胞。

虽然研究人员已经在近原子分辨率上分析了重组蛋白bet36对SARS-CoV-2的宿主识别和入侵机制,但我们仍然需要真实病毒的高分辨率原位结构信息。

冠状病毒拥有所有RNA病毒中最大的基因组.令人困惑的是,它的核衣壳蛋白蛋白是如何寡聚化、组织和包装病毒中高达30kb的单链核糖核酸的。

到目前为止,冠状病毒还没有核糖核蛋白(RNP)的分子模型,对其他RNA病毒的RNP结构、组装和RNA包装也知之甚少。

为了解决这些问题,研究小组将冷冻电子断层扫描(Cryo-ET)和子断层扫描图平均化(STA)结合起来,对从早期SARS-CoV-2病毒株传播的2294个完整病毒颗粒进行了成像和分析。

本研究测定了SARS-CoV-2刺突蛋白(S蛋白)与宿主细胞ACE2蛋白融合前后的天然结构,平均分辨率为8.7-11。通过质谱分析来自天然穗的N-连接的聚糖的组成,显示天然聚糖和重组糖蛋白糖的整体加工状态高度相似。研究还分析了核糖核蛋白(RNP)的自然形态和高级结构,

在2D水平上,有三种核糖核蛋白(RNP)组合,紧挨着细胞bet36膜蛋白,六边形和三角形。在3D层面上,靠近膜的RNP形成类似巢中卵的六面体结构,而没有膜的RNP形成金字塔四面体结构。大部分六面体来自球形病毒体,更多四面体来自椭球形病毒体。统计分析表明,椭球形病毒粒子倾向于聚集更多的RNP四面体。

此外,四面体和六面体相邻两个RNP之间的距离相同,为18nm,部分四面体可以组装成六面体,表示RNP四面体是病毒关键且基本的包装单位

这项研究在解析了真实的新冠病毒的分子组装非常详细地描绘了新冠病毒的完整结构揭示了新冠病毒是如何在直径仅80nm的内腔中堆积30kb长的RNA基因组进行。这项研究构建了迄今为止非典冠状病毒2型中最大的冷冻电子断层扫描数据集。它还为未来完整的病毒分子动力学模拟、3D打印、教育或公共媒体提供了一个全新的模型。

论文链接:

https://www . cell.com/cell/full text/S0092-8674(20)31232-0

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