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關(guān)于新冠病毒如何入侵人體,以及在入侵人體瞬間發(fā)生了什么?自疫情爆發(fā)以來(lái),科學(xué)界一直在火速進(jìn)行攻關(guān),并在理論上取得了重大突破。但近日,巴西研究人員通過(guò)超級(jí)顯微鏡捕捉到新冠病毒入侵人體時(shí)刻,真實(shí)還原了病毒感染健康細(xì)胞場(chǎng)景。
據(jù)悉,巴西研究人員從一名COVID-19(新冠肺炎)體內(nèi)采集了新冠病毒,然后用病毒顆粒侵染非洲綠猴細(xì)胞。非洲綠猴是一種靈長(zhǎng)類動(dòng)物,它的細(xì)胞培養(yǎng)物經(jīng)常被用在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。
通過(guò)使用超級(jí)顯微鏡,研究人員能將侵染病毒的綠猴細(xì)胞放大到正常大小的200萬(wàn)倍,從而能清晰觀察到病毒從準(zhǔn)備入侵、正入侵到進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的全場(chǎng)景。
研究人員捕捉到的圖像中的黑點(diǎn)代表的是新冠病毒。
(病毒接近細(xì)胞并開(kāi)始穿過(guò)細(xì)胞膜)
(一旦進(jìn)入細(xì)胞,病毒就會(huì)靠近細(xì)胞核的邊緣,也就是感染的開(kāi)始)
(病毒穿過(guò)細(xì)胞膜后,可以通過(guò)細(xì)胞質(zhì)傳播)
實(shí)際上,關(guān)于新冠病毒如何入侵人體的機(jī)制早在2月份就已經(jīng)被破解。
2月17日,美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究團(tuán)隊(duì),世界首次,解析了新冠病毒S蛋白的全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。
2月19日,西湖大學(xué)周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室,在論文預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv發(fā)文,世界首次,解析了新冠病毒受體——ACE2的全長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。
2月21日凌晨,西湖大學(xué)周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室在BioRxiv再次發(fā)文,再次解析了新冠病毒S蛋白與ACE2蛋白結(jié)合的復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu),由此揭開(kāi)了新冠病毒入侵人體細(xì)胞的神秘面紗。
新型冠狀病毒感染人體細(xì)胞的關(guān)鍵在于冠狀病毒的S蛋白與人體ACE2蛋白的結(jié)合。準(zhǔn)確地說(shuō),是新冠病毒S蛋白“劫持”了原本控制血壓的ACE2,通過(guò)與它的結(jié)合入侵人體。
S蛋白全稱為刺突糖蛋白(Spike glycoprotein),位于新冠病毒最外層,像一個(gè)個(gè)突起的“皇冠”。根據(jù)美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究團(tuán)隊(duì)的最新解析結(jié)果,新冠病毒S蛋白以三聚體形態(tài)存在,每一個(gè)單體中約有1300多個(gè)氨基酸,其中300多個(gè)氨基酸構(gòu)成了“受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域”(RBD),即S蛋白與ACE2相聯(lián)結(jié)的地方。
ACE2全稱為血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2,是人體內(nèi)一種參與血壓調(diào)節(jié)的蛋白,在肺、心臟、腎臟和腸道廣泛存在。
對(duì)于S蛋白與ACE2之間的關(guān)系,西湖大學(xué)特聘研究員陶亮用了一個(gè)更加形象的比喻:“如果把人體想象成一間房屋,把新冠病毒想象成強(qiáng)盜,那么,ACE2就是這間房屋的門(mén)把手;S蛋白抓住了它,病毒進(jìn)而長(zhǎng)驅(qū)直入闖進(jìn)人體細(xì)胞?!?/p>
冷凍電子顯微鏡還原新冠病毒真實(shí)面貌,并捕捉到病毒與細(xì)胞發(fā)生融合時(shí)期。
此外,上個(gè)月深圳國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心/南方科技大學(xué)第二附屬醫(yī)院(深圳市第三人民醫(yī)院)與南方科技大學(xué)聯(lián)合,從臨床新冠肺炎病例獲取生物樣本,首次使用冷凍電子顯微鏡觀察到了新冠病毒經(jīng)滅活后的真實(shí)形貌。
利用冷凍電子顯微鏡分析技術(shù),研究人員不僅首次觀察到了真實(shí)的新冠病毒經(jīng)滅活后的形貌,并且捕捉到了該病毒侵染宿主細(xì)胞中的一個(gè)重要中間狀態(tài)。此時(shí)病毒正處于識(shí)別和附著宿主細(xì)胞后,準(zhǔn)備與細(xì)胞發(fā)生融合的時(shí)期。
經(jīng)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索,這是新冠疫情爆發(fā)以來(lái),科研工作者首次在冷凍電子顯微鏡下觀察到新冠病毒全病毒的真實(shí)形貌。這為新冠病毒的識(shí)別、鑒定和臨床相關(guān)研究提供重要的超微影像基礎(chǔ)。
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