新型冠状病毒受体-ACE2,到底是什么?

近日根据最新发表的RNA序列分析显示,正在爆发的武汉新型冠状病毒的细胞表面受体是ACE2,与SARS病毒的细胞表面受体一样。
ACE2是什么?
首先在PUBMED的基因库中检索ACE2(Fig 1)。
ACE2也称为ACEH,称为血管紧张素转化酶2。该基因编码的蛋白属于二肽基羧基二肽酶的血管紧张素转换酶家族,与人血管紧张素转换酶1具有相当大的同源性。这种分泌的蛋白质催化血管紧张素I分裂成血管紧张素1-9,及血管紧张素II分裂成血管舒张剂血管紧张素1-7。ACE2与Ang II型1型和2型受体有很强的亲和力,调节血压、体液平衡、炎症、细胞增殖、肥大和纤维化。同时该基因的器官和细胞的特异性表达提示其可能在调节心血管和肾脏功能以及生育方面发挥作用。此外,该基因编码蛋白是SARS和HCoV-NL63人类冠状病毒S糖蛋白的功能受体。
在该检索界面中介绍(Fig 2)。
ACE2的分布
Pubmed数据库中公布了研究人员对来自27个不同组织的95个人的组织样本进行了RNA-seq分析,该分析结果表明ACE2蛋白在小肠和十二指肠中高表达,而在肺部组织中有表达,但是表达水平较低(Fig 3)。
Fig 3为了进一步分析ACE2作为编码蛋白可能分布的组织,搜索了人类蛋白质图谱数据库(Fig 4)。
该数据库结果与PUBMED中的表达一致的是,在肠道组织中表达,而且是肾癌和肝癌的预后指标,在脑组织和免疫细胞中没有检测到;在以下细胞系中有表达:人胎盘绒膜癌细胞系BEWO,人类永生化表皮细胞HaCaT,肝癌细胞Hep G2,人急性早幼粒白血病细胞 NB-4,人多发性骨髓瘤细胞RPMI-8226,膀胱癌细胞RT4,人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y。
但是尤其值得注意的是其分子功能标明是病毒进入宿主细胞的受体,生物进程是与宿主病毒相互作用。
Fig 4同济医院专家指出:新型冠状病毒不仅表现为发热>37.3℃,咳嗽,咽喉疼痛,胸闷,乏力等,还有若出现严重的腹泻,如水样便等也应及时就医。从ACE2的分布能够表明病毒首发引起肠道症状是可能存在的,因为ACE2的mRNA和蛋白水平在肠道组织内的表达很高。这一点也在2.2日也得到证实,武汉大学人民医院和中科院武汉病毒研究所联合发现,在新型冠状病毒患者的粪便中检测到了病毒核酸。
在以上2个数据库并没有明确的指出ACE2在肺部组织中的表达水平。因此小编进行了一轮文献检索,其中发现一篇名为:Tissue distribution of ACE2 protein,the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. 2004年发表在Journal of Pathology,该研究对ACE2蛋白在人体器官组织中,如口鼻粘膜、鼻咽、肺、胃、小肠、结肠、皮肤、淋巴结、胸腺、骨髓、脾、肝、肾、脑中的表达水平进行检测,结果明确指出ACE2在肺部组织和小肠组织表达最丰富以及ACE2在几乎所有器官的内皮细胞和平滑肌细胞上的表达也很丰富,因此,病毒一旦进入血液循环就很容易传播。
ACE2是SARS病毒的受体
Pubmed和人类蛋白质图谱中均明确指出ACE2是病毒的受体。
为了大家更好的理解病毒如何把ACE2作为受体的,小编找到了2018年发表在PLOS Pathogens的《Cryo-EM structure of the SARS coronavirus spike glycoprotein in complex with its host cell receptor ACE2》该文献中的实验采用冷冻电子显微镜(cryo-EM)揭示SARS-CoV S糖蛋白与其宿主细胞受体ACE2的复合结构,复杂的结构表明,三聚体S糖蛋白中只有一个S1亚基内的受体结合结构域与ACE2结合,并具有突出的“向上”构象(Fig 5)。
融合前SARS-CoV S1亚基在结构上分为四个不同的域:NTD,CTD1,CTD2和CTD3,其中,CTD1是受体结合结构域,三聚体中的一个CTD1采用“向上”构象作为SARS-CoV与细胞受体血管紧张素转化酶2(ACE2)结合的先决条件,同时在MERS-CoV S糖蛋白中也有类似的观察,显示CTD1“向上”突出。那么针对此次新型冠状病毒病毒会不会也发生同样的变化还需要未来科学家深刻的研究。
Fig 5看到央视报道每日激增的病例,最后呼吁大家,出门带好口罩,讲究卫生做到饭前便后要洗手,杜绝呼吸道传播,杜绝粪口传播,同时不出门也是为国家做贡献。
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