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从ACE-2探寻新型冠状病毒的科研思路

共同战疫  
       2020年           
 


2019年底,一场疫病的浩劫从武汉开始,最终蔓延到全国,根据最新的疫情数据显示,目前确诊的新型冠状病毒感染者已经超过40000例,疑似病例也已经多于23000例,并且每天确诊的人数还在持续的增加。在这场无硝烟的疫病战争中,无数的医务人员与科研人员为之战斗,而解析新型冠状病毒的入侵机制,研发抗病毒药物以及病毒抑制剂是那么的急迫与重要。

文献解析

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新型冠状病毒(2019-CoV)属于Beta冠状病毒属(Betacoronavirus),其基因组序列与非典型肺炎冠状病毒(SARS-CoV)具有一定的同源性,在遗传进化上相近。那么,2019-CoV与“非典”SARS-CoV在致病机制上是否有某种相似?
2003年发表在《Nature》题为“Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus”的论文揭示:SARS-CoV通过spike (S)蛋白与宿主细胞受体血管紧张素转化酶II(ACE-2)结合而侵入机体[1]。
 

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利用流式细胞实验与蛋白互作实验验证了ACE2与SARS-CoV S1之间的高度亲和力
(a图验证了S1-Ig可特异识别ACE2蛋白;b图验证了可溶性的ACE2蛋白可阻断S1-Ig与细胞的结合;c图利用IP验证ACE2与S1蛋白的特异结合。来自文献:Li et al.,2003,Nature)


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而针对新型冠状病毒,2020年1月21日,发表于中国生命科学类权威期刊《Science China Life Sciences》题为“Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission”的文章中,作者将2019-CoV与 SARS-CoV的S-蛋白的宿主受体互作区(RBD区)进行了氨基酸比对分析,发现2019-CoV与MERS-CoV差异很大,与SARS-CoV比较相似。随后,作者利用分子结构模拟的方法,对2019-CoV的S蛋白和人ACE-2蛋白进行了结构互作研究,结果显示,尽管新型冠状病毒S-蛋白中与ACE-2蛋白结合的5个关键性氨基酸位点有4个发生了变化,但变化后的氨基酸却整体性上非常完美的维持了SARS病毒S蛋白与ACE-2蛋白互作的原结构构象。尽管新型冠状病毒的新结构与ACE-2蛋白互作能力,由于丢失的少数氢键有所下降,但仍达到很强的结合自由能(-50.6kcal/mol)[2]。这一结果说明新型冠状病毒也是通过病毒的S-蛋白与人ACE-2互作的分子机制来感染人的呼吸道上皮细胞。
 

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2019-CoV与SARS-CoV,MERS-Cov的RBD结构域序列比较及2019-CoV RBD结构域与ACE2蛋白互作结构模拟图
(来自文献:Xu et al.,2020,SCIENCE CHINA Life Sciences)


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随后,2020年1月26日,同济大学附属东方医院左为研究团队在预印本网站bioRxiv上发布了一项研究成果,通过分析新型冠状病毒的S-蛋白与人ACE-2的分子相互作用,从而进一步发现80% ACE-2受体主要聚集在II型肺泡细胞。左为教授说:“如果我们能人工合成ACE2蛋白,然后将它通过血管注入肺泡,理论上是可以“以假乱真”干扰病毒,或者开发抑制ACE-2的特异小分子干扰其功能,这都能起到保护肺细胞不被病毒侵扰”。左为教授提出的这种针对ACE-2的武汉新型冠状病毒的治疗方法是一种非常好的思路。而针对抑制ACE-2从而进一步抑制冠状病毒的复制方法,已经在SARS-CoV上得到了验证。2003年发表在《柳叶刀》上的文章“Treatment of SARS with human interferons”揭示了IFN可抑制SARS-CoV的复制[3,5]。同时有文献进一步解析了IFN-γ和IL-4可通过下调ACE-2的表达来抑制SARS-CoV[4]。
 

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随Interferon β浓度上升SARS-CoV复制受到抑制
(来自文献:J Cinatl, et al.,2003,LACENT)
 

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Interferon-γ与IL-4抑制SARS-CoV病毒受体ACE2表达
(来自文献:Lang, et al.,2006,VIROLOGY)

产品推荐

针对武汉新型冠状病毒,我们可以从ACE-2出发,而小优也为您提供了相关产品,希望给您科研思路提供最好的科研服务,以期待早日打赢这场没有硝烟的战争!中国加油!武汉加油!
一:基于分子机理研究
优宁维提供ACE-2的各种属的PCR 引物。关于基因调控方面, 优宁维还提供各种属基因沉默的siRNA,shRNA,过表达的ORF 和 cDNA,基因crispr相关产品。
二:抗体

货号 名称 应用
AF933 Human ACE-2 Antibody IHC、IP.Smple Western、WB
AF3437 Mouse ACE-2 Antibody IHC、IP、Smple Western、WB
MAB933 Human ACE-2 Antibody IHC、WB
BAF933 Human ACE-2 Biotinylated Antibody IHC、WB
MAB9331 Human ACE-2 Antibody IP、WB
MAB3437 Mouse ACE-2 Antibody WB
4355s Human ACE-2 Antibody IP、WB
abs110458-50ul Rabbit anti-ACE2(SARSReceptor)(C-term)Polyc1onal Antibody WB、IHC-P
abs100342-50ul Mouse anti-ACE2 Monoclonal Antibody WB
abs131249-50ug Rabbit anti-ACE2 Polyclonal Antibody WB、IF/ICC、ELISA
NB100-56578 SARSSpike Protein Antibody WB、ICC/IP
NB100-56047 SARS Spike Protein Antibody WB、ELISA
LS-C487068 Polyclonal SARSSpike Protein Antibody WB,IP,F1o,ELISA
LS-C760489 Po1yc1onal SARS Spike Protein Antibody WB


三:重组蛋白

货号 名称 表达体系
933-ZN-010 Recombinant Human ACE-2 Protein, CF NSo
3437-ZN-010 Recombinant Mouse ACE-2 Protein,CF CHO
4516-ZN-010 Recombinant Rat ACE-2 Protein, CF NSo
285-IF-100 Recombinant Human IFN-Gamma Protein E. coli
485-MI-100 Recombinant Mouse IFN-Gamma Protein E. coli
204-IL-010 Recombinant Human IL-4 Protein E. coli
404-ML-025 Recombinant Mouse IL-4 Protein E. coli
LS-G53822-300 SARS Spike Protein (Arg306-Phe527)
NBP1-76446PEP SARSSpike Protein Blocking Peptide 合成短肽
NBP1-76449PEP SARS Spike Protein Blocking Peptide 合成短肽


四:小分子化合物

货号 名称 描述
2578/50 Benazepril hydrochloride ACE抑制剂
4302 Perindopril erbumine ACE抑制剂
4455 Captopril ACE抑制剂,也抑制LTA4水解酶
9687S ACE2 Inhibitor,DX600 ACE抑制剂
22186-1mg DX600 ACE抑制剂
abs813043-25mg Dx 600 ACE抑制剂


五:相关检测试剂

货号 产品名称 产品简介
ES007 Mca-YVADAPK(Dnp)-OH Fluorogenic Peptide Substrate ACE-2和Caspase-1的底物
24562 Mca-YVADAP一K(Dnp)—OH ACE-2和Caspase-1的底物
abs45152452-1mg Angiotensin I Converting Enzyme 2,(ACE-2)Substrate ACE-2的底物
E4528 ACE2(Human)ELISA Kit ACE-2 ELISA试剂盒
K897 ACE2 Activity Assay Kit (Fluorometric) ACE-2活性检测试剂盒
K310 ACE2 Inhibitor Screening Kit ACE-2抑制剂筛选试剂盒


六:分子/蛋白互作
(一)IP/CoIP相关产品
(IP/WB的相关抗体小优在前面已经罗列啦,具体请见上文哟)

货号 产品名称 规格
abs955-50tests 免疫(共)沉淀(IP/CoIP)试剂盒 50T
17127901 rProtein A Sepharose 4 FF琼脂珠 5ml
17061801 Protein G Sepharose 4 FF琼脂珠 5ml
28944006 Protein A Mag Sepharose磁珠 500ul
28944008 Protein G Mag Sepharose磁珠 500ul
28948964 MagRack6磁力架 1个


(二)Biacore生物分子互作相关产品
Biacore是生物分子相互作用领域的技术引领者和标准制定者。Biacore仪器常用于定性和定量检测蛋白与蛋白之间和蛋白与药物分子之间的相互作用,可提供的信息包括动力学,亲和力,特异性,热力学和浓度等等。相关产品如下:

货号 名称
BR100530 S系列CM5芯片
29147020 S系列CM7芯片
BR100050 氨基偶联试剂盒
29127555 S系列ProteinA传感芯片
29179315 S系列ProteinG传感芯片


参考文献
1.Li W, Moore MJ, Vasilieva N, et al. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus.Nature. 2003 Nov 27;426(6965):450-4.
2.Xu X, Chen P, Wang J,et al.Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission.Sci China Life Sci. 2020 Jan 21. doi: 10.1007/s11427-020-1637-5.
3.Cinatl J, Morgenstern B, Bauer G,et al.Treatment of SARS with human interferons.Lancet. 2003 Jul 26;362(9380):293-4.
4.de Lang A, Osterhaus AD, Haagmans BL.Interferon-gamma and interleukin-4 downregulate expression of the SARS coronavirus receptor ACE2 in Vero E6 cells.Virology. 2006 Sep 30;353(2):474-81. Epub 2006 Jul 24.
5.Haagmans BL, Kuiken T, Martina BE,et al. Pegylated interferon-alpha protects type 1 pneumocytes against SARS coronavirus infection in macaques.Nat Med. 2004 Mar;10(3):290-3. Epub 2004 Feb 22.