新冠病毒疫情肆虐全球。所謂“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，了解病毒，能夠更好的開發(fā)抗生素、研發(fā)卡介苗，盡快攻破疾患。新型冠狀病毒才能引起嚴(yán)重的呼吸障礙和喉部發(fā)炎，導(dǎo)致大規(guī)模的人類死亡。
這么，新冠病毒是怎樣步入細(xì)胞的呢？
病毒步入細(xì)胞的方法
新冠病毒屬于有包膜的病毒，研究表明，有包膜的病毒通常還能通過兩種方法步入細(xì)胞，一種稱作內(nèi)吞，另一種稱作膜融合。
有包膜病毒步入細(xì)胞的兩種形式：內(nèi)吞和膜融合
所謂內(nèi)吞細(xì)胞膜受體，即病毒借助細(xì)胞本身的內(nèi)吞機(jī)制，讓細(xì)胞膜將自己包裹上去，運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。這是冠狀病毒步入細(xì)胞的主要方法。
所謂膜融合，即病毒的包膜與細(xì)胞膜進(jìn)行融合，病毒將包裹在包膜內(nèi)部的遺傳物質(zhì)釋放到細(xì)胞內(nèi)部。這是冠狀病毒步入細(xì)胞的另一種形式。
無論內(nèi)吞還是膜融合，接觸靶細(xì)胞，是新冠病毒步入細(xì)胞的第一步。
新冠病毒的S蛋白接觸ACE2受體
新冠病毒不停地穿行在細(xì)胞膜外圍，尋覓著靶細(xì)胞的突破口。身上的皇冠閃閃發(fā)光，更像是觸覺靈敏的軍犬，尋覓著獵物頭上的蛛絲馬跡。
原先，細(xì)胞給自己設(shè)置了許多密碼，只有解開密碼，就能步入它的內(nèi)部。其中一個(gè)密碼就是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（-2，ACE2）受體。
但是，新冠病毒正是帶著鎖匙來的，這把鎖匙稱作S蛋白（刺突蛋白，Spike）。17年前，它的高手SARS病毒帶著S蛋白來到細(xì)胞面前，步入了細(xì)胞內(nèi)部。17年后，新冠病毒攜帶著一把升級(jí)版的鎖匙，再度敲開細(xì)胞的房門。
新冠病毒這次打開的鎖，正是SARS病毒以前打開過的那一把。換句話說，新冠病毒和SARS病毒步入細(xì)胞，使用的是相同的ACE2受體。
新冠病毒和SARS病毒都屬于冠狀病毒科。它們?cè)谝阎腞NA病毒中擁有最大的基因組，約30kb，才能編碼S、HE、M、N、E等多種蛋白。其中S蛋白對(duì)病毒感染細(xì)胞起決定性作用。
坐落病毒包膜上的S蛋白也叫刺突蛋白（Spike），它向外凸出，使病毒像皇冠一樣，這也是冠狀病毒命名的來源。
“咔嚓”一聲，S蛋白這把鎖匙，神奇地對(duì)上了ACE2受體的暗號(hào)。
這把鎖匙——位于冠狀病毒表面的S蛋白，包括突出到外邊的腹部S1、頸部S2和跨膜區(qū)。與細(xì)胞表面ACE2受體結(jié)合的，正是S蛋白的腹部S1。
S蛋白背部S1的甲基端與細(xì)胞膜上的ACE2受體結(jié)合在一起，產(chǎn)生復(fù)合體。該復(fù)合體的結(jié)構(gòu)早已被解析下來，否認(rèn)了新冠病毒的S蛋白還能與人的ACE2受體互相作用。
當(dāng)S蛋白與ACE2受體互相結(jié)合后，ACE2受體會(huì)被激活，發(fā)生變構(gòu)，產(chǎn)生二聚體。右圖即新冠病毒的S蛋白與細(xì)胞膜上ACE2受體相結(jié)合的復(fù)合體結(jié)構(gòu)。
逆秒針旋轉(zhuǎn)90度后，再看一次這個(gè)結(jié)構(gòu)。
可以發(fā)覺，新冠病毒的S蛋白像掛鉤通常細(xì)胞膜受體，牢牢的纏住了ACE2受體的胞外段。
細(xì)胞上的ACE2是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2，原本的作用是調(diào)節(jié)人體血脂的平衡。而在病毒到來時(shí)，卻意外地成了病毒步入細(xì)胞的受體。
在血糖平衡的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，血管緊張素II（AngII）是不得不提的重要成員。
血管緊張素II（AngII）屬于寡肽類的激素，才能造成血管收縮，下降血糖。
而ACE2（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2）的催化亞基坐落細(xì)胞外，還能催化血管緊張素II生成血管緊張素（1-7），增加血管緊張素II的水平，因而形成舒張血管、降低血脂的作用。
也就是說，ACE2才能幫助細(xì)胞酯化血管緊張素II，增加血糖。因而，對(duì)于高血糖病人來說，ACE2算是一種十分有益的轉(zhuǎn)化酶。
這兒須要指出的是，雖然ACE2與它的同源基因ACE（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶）在肺臟細(xì)胞中都有抒發(fā)，而且兩者的作用卻迥然相反。
ACE下降血糖，ACE2增加血糖。
ACE才能促使血管緊張素I轉(zhuǎn)化為血管緊張素II，降低血管緊張素II的水平，因而下降血糖。常用的降血糖抗生素正是是通過抑制ACE（而不是ACE2）的作用，降低血管緊張素II的水平，因而形成降血糖的療效。
ACE和ACE2相互拮抗，兩者互相協(xié)調(diào)，共同維持血糖的平衡，是腎素-血管緊張素系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)維持的重要成員。
可以說，新冠病毒十分陰險(xiǎn)，它接觸并挾持了細(xì)胞內(nèi)源調(diào)節(jié)血糖的ACE2，使其成為了自己步入細(xì)胞的極佳受體。
新冠病毒結(jié)合受體的能力更強(qiáng)
無論是新冠病毒的S蛋白，還是SARS病毒的S蛋白，兩者都是通過結(jié)合人體細(xì)胞的ACE2受體來感染細(xì)胞。這么，誰(shuí)跟ACE2受體的結(jié)合能力更強(qiáng)呢？
通過檢測(cè)兩種蛋白之間的平衡解離常數(shù)Kd，可以評(píng)估兩個(gè)蛋白結(jié)合能力。Kd值越大，結(jié)合能力越弱；Kd值越小，結(jié)合能力越強(qiáng)。
科學(xué)家分別檢測(cè)了SARS和新冠病毒的S蛋白與ACE2受體之間的平衡解離常數(shù)Kd，發(fā)覺兩者的值分別是408.7nM和94.6nM，表明新冠病毒的S蛋白與ACE2受體的結(jié)合能力比SARS病毒的S蛋白起碼強(qiáng)四倍以上。
為何新冠病毒比SARS病毒的S蛋白更容易結(jié)合人體的ACE2受體呢？
ACE2受體是完全相同的，不同的是病毒上的S蛋白。進(jìn)一步剖析發(fā)覺，新冠病毒的S蛋白與SARS病毒的S蛋白并不完全相同，兩者有幾個(gè)多肽的差異。
正是這幾個(gè)多肽的差異，致使新冠病毒的S蛋白與細(xì)胞上ACE2受體產(chǎn)生了更多的互相作用，結(jié)合也更加緊密。
原先，新冠病毒領(lǐng)到了一把升級(jí)版的鎖匙，它的S蛋白與細(xì)胞的ACE2受體產(chǎn)生了更多的原子互相作用。因而，新冠病毒比自己的高手SARS病毒更容易結(jié)合人體的ACE2受體。
總結(jié)
新冠病毒步入細(xì)胞的第一步，即通過S蛋白與細(xì)胞膜上的ACE2受體結(jié)合。目前各國(guó)科學(xué)家通過研究不同的抗生素來抑制新冠病毒的感染，主要機(jī)理便是阻斷病毒步入細(xì)胞的途徑。
假如才能針對(duì)S蛋白、ACE2受體或則S蛋白與ACE2受體的互相作用，來開發(fā)抑制劑，就能否在一定程度上制止病毒步入細(xì)胞，進(jìn)而醫(yī)治新冠腦炎。對(duì)新冠病毒的研究仍在緊鑼密鼓的進(jìn)行之中。