2021年3月25日，清华大学医学院丁强课题组联合复旦大学张荣团队在《PLOS Pathogens》杂志上在线发表题为“Comparative analysis reveals the species-specific genetic determinants of ACE2 required for SARS-CoV-2 entry”（揭示ACE2介导SARS-CoV-2进入细胞的的物种特异性遗传决定因素》）的研究论文。该工作是基于课题组先前发表的《PNAS》论文（Functional and Genetic Analysis of Viral Receptor ACE2 Orthologs Reveals a Broad Potential Host Range of SARS-CoV-2），对不同物种的ACE2同源序列介导新冠病毒入侵细胞的遗传决定因素进行了更深入的研究。

研究者之前的工作发现多种哺乳动物细胞表面受体血管紧张素转化酶II（ACE2）都可以与新冠病毒的刺突蛋白（Spike，S）结合从而介导SARS-CoV-2进入靶细胞。但是新世界猴、考拉、小鼠的ACE2则不能支持新冠病毒进入细胞。为了明确考拉和小鼠的ACE2不能作为新冠病毒有效受体的决定因素，研究者首先根据SARS-CoV-2的S蛋白与人ACE2结合界面的结构信息分析了小鼠、考拉以及其它物种的ACE2同源序列，发现一些关键氨基酸在考拉和小鼠中相对不保守。接下来研究者在人，考拉和小鼠ACE2中对这些关键氨基酸进行突变，首先通过结合实验评估这些ACE2突变体结合S蛋白的能力。结果发现将考拉和小鼠ACE2序列突变成人ACE2的相应氨基酸后，则与S1蛋白有了较强结合。接下来研究者使用SARS-CoV-2的假病毒去评估这些ACE2突变体介导病毒进入细胞的能力，结果与上述结合实验一致。表明考拉和小鼠的ACE2中这些关键氨基酸的改变或许影响了与新冠病毒RBD的结合，从而导限制了新冠病毒的进入。接下来，研究者直接用SARS-CoV-2活病毒感染过表达ACE2突变体的A549细胞，与表达考拉和小鼠ACE2细胞中检测不到病毒感染信号的结果相比，将考拉和小鼠ACE2关键位点突变成人ACE2的相应氨基酸后，检测到了大量病毒感染信号。最后研究者利用腺病毒载体转导小鼠，使其表达突变后的小鼠ACE2蛋白，结果发现在SARS-CoV-2感染后，转导小鼠肺脏中可检测到高滴度的新冠病毒。该研究揭示了限制考拉和小鼠的ACE2介导新冠病毒进入细胞的遗传基础。除此之外，人ACE2转基因小鼠模型虽然可以支持新冠病毒感染，但始终存在人ACE2蛋白在此类模型中非生理性表达的局限性，因此该研究也为新冠病毒研究中的动物模型建立提供了新的思路。

清华大学医学院博士生任文琳，复旦大学朱云凯，王玉燕为并列第一作者。清华大学医学院丁强研究员，复旦大学张荣研究员为共同通讯作者。天津医科大学周东明教授、清华大学王新泉教授，西湖大学吴建平研究员以及中国科学院上海巴斯德研究所钟劲教授等对该研究提供了指导和帮助。该研究由国家自然科学基金、清华大学自主科研计划、清华-北大生命科学联合中心以及清华大学结构生物学高精尖中心等资助完成。

决定不同物种ACE2介导SARS-CoV-2进入细胞的关键遗传因素

原文链接：https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1009392

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