高福院士团队在新冠病毒对蝙蝠ACE2跨种识别机制研究中取得进展
2020-12-23 09:19:00

目前，2019新冠病毒肺炎（COVID-19）仍在全球蔓延，新冠疫情防控形势依然严峻。研究表明，蝙蝠是MERS-CoV，SARS-CoV, HCoV-OC43, HCoV-229E, HCoV-NL63等感染人的冠状病毒的天然宿主。多项研究提示新冠病毒的天然宿主是蝙蝠。新冠病毒能否结合蝙蝠ACE2并利用蝙蝠ACE2感染宿主细胞是重要的科学问题。

2020年12月18日，中国科学院微生物研究所高福院士等团队在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）杂志在线发表了题为“Cross-species recognition of SARS-CoV-2 to bat ACE2”的研究性文章。研究发现新冠病毒RBD可以结合大耳菊头蝠ACE2（bACE2-Rm）并利用bACE2-Rm感染宿主细胞。研究团队解析了新冠病毒RBD与bACE2-Rm的复合物结构，阐明了二者相互作用的分子机制。

研究团队首先通过流式细胞分析和表面等离子共振等定性、定量的研究方法，发现新冠病毒RBD结合bACE2-Rm，但亲和力低于结合人ACE2（hACE2）。然后，研究团队分别用新冠病毒假病毒以及活病毒感染表达bACE2-Rm的稳定细胞系，发现新冠病毒假病毒和活病毒均可以有效利用bACE2-Rm感染细胞。为了揭示新冠病毒结合蝙蝠ACE2的分子机制，团队解析了新冠病毒RBD与bACE2-Rm的复合物结构。结构分析发现新冠病毒RBD结合bACE2-Rm时形成的分子间氢键等相互作用数量少于结合hACE2时的相互作用数量。团队前期工作中发现部分蝙蝠ACE2不结合新冠病毒RBD（Wu et al., Cell Discovery, 2020），本研究中通过比对32种蝙蝠ACE2序列，发现其41和42位氨基酸残基主要为Y41E42、Y41Q42、H41E42和H41Q42四种组合。结构分析发现bACE2-Rm的41和42位氨基酸在结合新冠病毒RBD时非常关键，Y41H不结合新冠病毒RBD，而E42Q则与新冠病毒RBD的亲和力稍有提高。该研究阐明了蝙蝠ACE2受体分子的多态性与新冠病毒RBD结合的规律及关键位点，为新冠病毒感染蝙蝠的潜在可能性提供了理论参考。

图 1. 新冠病毒 RBD 与 bACE2-Rm 和 hACE2 相互作用的比较

中国科学院微生物研究所 高福 院士、 齐建勋 研究员和 王奇慧 研究员为论文的共同通讯作者。中国科学院大学与澳门大学联合培养博士生 刘科芳 ，中国科学院微生物研究所副研究员 谭曙光 ，中国科学院微生物研究所与山西农业大学联合培养博士生 牛胜 ，清华大学博士 王家 为共同第一作者。本研究得到了清华大学 王宏伟 教授团队的大力支持。该课题得到了国家科技重大专项，中国科学院先导专项，中国科学院 “ 青年创新促进会 ” 人才专项，国家自然科学基金等的支持。

原文链接： https://www.pnas.org/content/118/1/e2020216118

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