Categories
科技報導

張伯麗和李蘭娟稱讚了新冠狀病毒的完整結構



“我希望你能好好看看。考慮到這種新的冠狀病毒的進化,它確實給人們很大的啟發。” 9月19日,在中國工程院院士張伯麗院士舉行的“人民英雄”國家榮譽稱號學術研討會上,展示了新冠狀病毒的完整結構圖。

張勃麗,施一恭和李蘭娟都這樣

新冠狀病毒的完整結構有多少頭牛?

本報記者張家興

11ccb0-izrvxmf2448274.jpg

新冠狀病毒的完整結構

這是什麼圖片實際上,它能夠贏得張勃麗院士致電CALL。 不僅如此,據報導,這項研究得到了中國科學院院士史一功和中國工程院院士李蘭娟的大力支持,並得到了普林斯頓大學教授嚴敦促的大力推動。寧“不要找藉口,必須在三天內完成論文。” 。

9月20日,《科學技術日報》的記者來到清華大學結構生物學先進創新中心研究員李賽的研究小組進行調查。

對整個病毒進行“ CT”檢查,從內而外清晰可見

9月15日,“細胞”發表了由李賽團隊和李嵐娟院士團隊完成的研究論文“新型冠狀病毒的分子結構”。 他們使用冷凍電子顯微鏡斷層掃描技術清晰地看到了新的冠狀病毒。

低溫電子顯微鏡,結構分析,聽到這兩個關鍵詞,技術愛好者可能會認為:多年來一直很熱,會有什麼新事物,僅僅是改變材料然後再做一次?

但是,新技術的發展總能使人們稱之為“知識的不育限制了想像力!”

“我們將新的冠狀病毒置於冷凍電子顯微鏡下,每旋轉3°拍攝一張照片。總共拍攝了41張照片,然後進行了立體重建。” 李賽告訴《科學技術日報》記者,每次旋轉都必須與前一次旋轉相比處於一定高度。即使有很小的橫向偏差,也很難實現高精度。

這種分佈拍攝方法類似於醫學CT成像的原理。 不同之處在於前者使用電子衍射成像,而後者使用X射線衍射成像。

俗話說“認識人,懂臉,不懂心”。 李賽堅持要分析病毒的“心臟”。 研究小組在病毒內部“打了一個手電筒”,穿透了外殼,直接擊中了內部RNA和纏結結構,顯示了迄今為止新的冠狀病毒的最完整圖像。

分析100TB數據以繪製新冠狀病毒的“流行面孔”

2018年,最初在英國牛津大學工作的李賽回到中國,在清華大學工作並建立了自己的實驗室。 在此之前,李賽看到並分析了更有效的4級病毒,並允許多種3級病毒在現實生活中出現,其中包括令人恐懼的薩拉病毒和裂谷熱病毒。

當新的王冠病毒襲來時,李賽不能坐以待still。 通過史一功,他聯繫了武漢抗流行病第一線的李蘭娟,希望獲得滅活的新冠狀病毒來驅動顯微鏡。 李嵐娟院士立即安排團隊與李賽對接。 通過嚴格的低聚甲醛滅活,儘管新的冠狀病毒是“死亡的”,但仍可以保持其原始外觀。 隨後,滅活病毒通過嚴格的程序進入清華大學實驗室。

獲得病毒株後,李賽和的團隊每週工作120多個小時。 在4月,研究小組成功收集了兩批100TB的高質量冷凍EM斷層圖像數據。

具有一千張有毒面孔的病毒的核心特徵是什麼? 當研究進入計算和分析階段時,即當使用亞斷層圖像平均方法獲得高分辨率結構時,必須重建病毒並且必須組合核心特徵以繪製新的冠狀病毒“受歡迎的面孔”。

在2300種病毒的3D構象中,哪種刺突蛋白最有代表性? 李賽河的團隊開始進行人工揀選。 這是具有“工匠”特徵的作品。 根據研究人員過去在其他病毒研究中的經驗,選擇了病毒表面上的50,000個刺突蛋白進入下一步。 蛋白質分析。

經過全面和部分的分析,毫無疑問,新冠狀病毒具有“狡猾”的性質-表面刺突蛋白很少,平均不到30種,但它們可以自由漫遊和旋轉。

“在人類認知範圍內,這是我們第一次看到這種包膜病毒。” 李賽說,蛋白質旋轉的特徵使新的冠狀病毒攻擊細胞時可以自由調節其位置並與受體結合。 “見風轉舵”的特徵使其極具感染力。

鎖定骨架蛋白以破解病毒攻擊宿主的策略

遺傳物質決定了生物體的特徵。 在目前已知的所有RNA病毒中,冠狀病毒的RNA最長,有近30,000個核苷酸。 它是如何做到的? Li Sai小組將目光投向了容納RNA的骨架蛋白。

“這些領域以前沒有被研究過。” 李賽說,重塑核糖核蛋白複合物(RNP)時,沒有可能的期望或參考。 他帶領他的學生在20,000種核糖核蛋白中“尋寶”。 “其中大多數都需要我親自選擇,因為我們對內部蛋白質的了解太少,而且這些蛋白質像一束葡萄一樣擠在病毒體內。必須對其進行高精度區分,以免出錯其他蛋白質的部分。圍成一圈。” 李賽說。

新冠狀病毒外殼中的蛋白質組變得越來越清晰,顯示出“蛋在巢中”的結構。 在新的冠狀病毒的“老巢”中,超長RNA緊密地纏繞在一起,蛋白質為RNA提供了超規則的骨架。 它們以六聚體“鳥巢”圖案排列在信封上,並排列在球體中心的四個側面上。 身體的“金字塔”排列。 通過這種方式,新的冠狀病毒不僅可以將核酸長到其自身長度的100倍,而且可以應對不可預測的外部挑戰。

核蛋白的規則排列有助於接收超長RNA;當病毒攻擊宿主時,它可以有序釋放RNA,沒有任何缺陷。” 李賽說,當他們攻擊宿主時,它們可以進化為宿主。 旋轉閥芯,高速輸出並感染新主機。

全球共享結構數據有助於開發更有效的疫苗

人們對新的冠狀病毒了解甚少。 因此,學術界對同一問題通常會有不同的答案。 例如,關於名為CR3022的中和抗體抑制新型冠狀病毒的能力,3月,《科學》發表了一篇文章,指出它具有很強的中和能力。 但是其他團隊後來發現CR3022缺乏活病毒。 和效果。

為什麼研究結果矛盾? 事實證明,前者的中和試驗使用了體外重組病毒蛋白,而後者使用了活病毒。

“新型冠狀病毒的高精度完整結構圖表明,其表面蛋白將改變其面貌:有時會暴露於抗原,有時會被隱藏,有時會與膜融合。體外重組只能模仿它不斷變化的面孔。“以揭示其行為規律。” 李賽說。

李賽團隊的研究也對以前的研究進行了糾正和補充。 例如,在今年3月發布的新冠狀病毒的第一張冷凍EM照片中,該病毒的刺突蛋白幾乎都是針狀的。

“這可能是由於活病毒的失活破壞了病毒本身的蛋白質結構,導致S1亞基脫落,而S2亞基發生構象變化,從而與膜融合。” 李賽說。

該病毒的高精度完整結構圖將幫助人類開發更有效的疫苗。 “目前滅活疫苗的滅活方法可能無法在病毒的刺突蛋白上留下’整體屍體’,這從理論上將影響其刺激中和抗體的效力。” 李賽說,這些可以得到完善的深入研究工作。

Li Sai小組已將新冠狀病毒的高清三維結構上載到結構生物學數據庫EMDB(電子顯微鏡數據庫),供世界各地的科學家免費下載,以幫助進行科普教育,科學研究和疫苗發展。