放射医学与辐射防护行业联盟简报

抗“疫”专题

2020年第10期（总第10期）

必赢国际437官方主办      2020年2月27日

上海光源提前开机、助力打开新冠病毒“黑匣子”

上海光源特别开通的“新型冠状病毒研究专项课题”绿色通道，于2月2日在关机维护期临时开机，助力科学家深入研究新型冠状肺炎病毒的微观结构、打开病毒感染人体的“黑匣子”。

上海光源是目前世界上性能最好的第三代中能同步辐射光源之一，它像一台超级显微镜，帮助生物学家破解一个个“蛋白质之谜”。疫情当前，解析病毒关键蛋白的结构至关重要，开发阻断病毒入侵的药物、找到新冠病毒可能的中间宿主、指导新冠病毒疫苗的研发等等都与这项工作密不可分。

上海光源航拍 图片（来源：中科院上海应用物理研究所）

（一）结构解析关注三环节

中国科学院微生物研究所研究员齐建勋、施一分别是中科院病原微生物与免疫学重点实验室病原微生物结构生物学研究组和病原感染调控与免疫识别研究组组长。目前正利用上海光源开展新冠病毒蛋白结构解析工作。

利用上海同步辐射光源，如何解析蛋白结构？“首先需要目标蛋白形成蛋白晶体，蛋白晶体在同步辐射X光照射下发生衍射。获得衍射数据以后，我们再用专门的软件去解析蛋白质的结构。”齐建勋说，新冠病毒的基因组大概有3万个碱基，施一团队主要针对病毒感染的入侵、病毒基因组的复制和转录、组装三个环节中的关键蛋白，解析新冠病毒蛋白结构。

（二）致力让新冠病毒“现原形”

与SARS病毒相似，新冠病毒表面的“花冠”（由刺突蛋白形成）是病毒入侵的关键。在病毒入侵环节，刺突蛋白（又名S蛋白）会结合宿主表面的受体分子，介导病毒的入侵。齐建勋团队要了解S蛋白与受体分子结合和病毒的入侵机制，进而开发阻断病毒入侵的抗体或抑制剂并研制疫苗。此外，弄清楚S蛋白能与哪些动物来源的受体分子结合，说明这些动物能被新冠病毒所感染，它们就是潜在的中间宿主。通过检测这些动物身上是否携带新冠病毒，可作进一步确认。

病毒进入细胞后的复制与转录环节，是一个由多个蛋白质组成的复合体介导的过程，涉及病毒与宿主的相互作用。由于新冠病毒转录复制复合体蛋白亚基的氨基酸序列与SARS病毒相似性比较高，可进一步研究针对冠状病毒的广谱性靶向药物。“我们可以针对病毒聚合酶的结构做一些药物的虚拟筛选，帮助找到有潜力抑制转录复制过程的化合物分子，进而找到一些可用的老药或开展新药研发。”施一说，他们通过虚拟筛选，已经筛出一些有潜力的化合物分子，目前正在进行活性评价。他们还希望通过结构解析比较一下新冠病毒在入侵和复制、转录的特性上与SARS病毒的差异，更加清晰地了解其致病机制。

就病毒在宿主细胞内的组装环节，齐建勋解释说“病毒在组装之前，其基因组会被一种称为N蛋白的蛋白包裹、保护起来。我们现在也在研究N蛋白的结构，看它是如何帮助病毒组装的”。“只要了解了N蛋白的作用机制，就能针对其结构开发抗病毒的药物。”施一进一步解释道。此外，当人被感染时，体内或血液中也会产生抗N蛋白的抗体，该团队正基于此做一些检测试剂的研发。

（三）抓住时机，尽可能往前赶

用于观察和开展研究的关键蛋白晶体已经逐步成形，随着上海光源的开机，该系列工作将陆续产生结果。

上海光源作为一个大的系统工程，要提前开机并不容易。同步辐射光源的运行有自身的周期性，全球北半球的同步辐射光源每年冬季和夏季都有两次关机，进行系统维护，以保证开机时能输出稳定、单色性好以及高亮度的X射线。而临时开机要产生高质量的X射线，更需要加速器、存储环和实验线站的协同调试及人员的协调。为了应对新冠病毒，上海同步辐射光源才在关机维护时期提前开机。