理海大学的生物工程研究人员已经发现了一种以前未知的人类细胞受体与SARS-CoV-2（引起COVID-19的病毒）的S蛋白之间的相互作用。这一新的信息有助于制定新的策略来阻止SARS-CoV-2进入人体细胞。

X.Frank Zhang和Wonpil Im从最近的研究中知道，SARS-CoV-2刺突蛋白和血管紧张素转换酶2（ACE2）受体之间的相互作用强于血管紧张素转换酶2（ACE2）受体之间的相互作用SARS-CoV-1（导致2002-2004年SARS爆发的病毒）的结构相同的棘突蛋白和相同的受体。

“我们的目标是表征SARS-CoV-2，并研究其入侵人体细胞过程中的蛋白质-蛋白质相互作用，以提供对成功入侵第一步的机制的更多见解Lehigh的生物工程和机械工程与力学副教授Zhang说：“这是可能的。”他们的发现发表在《生物物理杂志》特刊上一篇题为“SARS-CoV-2棘突RBD与人类ACE2蛋白相互作用的生物力学特征”的文章中，3月中旬出版的《生物物理学家应对Covid-19挑战I》。其他作者包括，来自Lehigh大学：生物工程专业的Wenpeng Cao、Decheng Hou和Seonghan Kim；机械工程和力学专业的Chuqiao Dong；以及来自纽约血液中心Lindsley F.Kimball研究所，Tai Wanbo和Du Lanying。

利用单分子力谱和分子动力学模拟相结合的方法，Zhang和Im的团队能够确定ACE2聚糖（附着在蛋白质表面的糖基）和SARS-CoV-2尖峰之间一种以前未知的相互作用。正是这种相互作用，似乎是负责加强病毒与细胞的相互作用。他们说，这可能部分解释了与引起2002-2004年非典型肺炎爆发的类似病毒相比，冠状病毒19的感染率更高。

“我们惊讶地发现，ACE2多糖和SARS-CoV-2棘突蛋白之间的特异性相互作用使得病毒从细胞中分离变得如此困难，”身为科学家的Im说生物工程、计算机科学、化学和生物科学教授，以及利海大学健康、科学和工程系主席。

为了获得这些发现，研究小组采用了张的创新单分子检测技术，测量棘突蛋白与ACE2受体相互作用的分离力。使用Im开发的CHARMM-GUI中的复杂系统的全原子分子动力学模拟，他们随后确定了这种相互作用中的详细结构信息。

“在我们仔细去除所有ACE2聚糖并测量相互作用的力之后，我们发现，SARS-CoV-2与ACE2的相互作用强度下降到与SARS-CoV-1相似的水平，“Zhang说，”这种新发现的与ACE2聚糖的相互作用可能是导致COVID-19比率高于结构相似的SARS-CoV-1的一个因素，后者的相互作用较弱，“张说。”我们希望研究人员能够利用这些信息制定新的策略来识别、预防、治疗和接种COVID-19。”

Journal Reference:

Wenpeng Cao, Chuqiao Dong, Seonghan Kim, Decheng Hou, Wanbo Tai, Lanying Du, Wonpil Im, X. Frank Zhang. Biomechanical characterization of SARS-CoV-2 spike RBD and human ACE2 protein-protein interaction. Biophysical Journal, 2021; 120 (6): 1011 DOI: 10.1016/j.bpj.2021.02.007