清華大學生命學院、結(jié)構(gòu)生物學高精尖創(chuàng)新中心、生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心王新泉和清華大學醫(yī)學院張林琦實驗室近日解析了Omicron變異株RBD與受體ACE2復合物的晶體結(jié)構(gòu)，分辨率為2.8埃（圖1）。為助力全球抗擊Omicron的科學研究和防治政策，現(xiàn)將剛剛獲得的新冠病毒Omicron RBD與人ACE2復合物晶體結(jié)構(gòu)向全世界科學家和社會公開，相關(guān)的三維空間坐標可以通過以下鏈接下載：https://www.jianguoyun.com/p/DaqWaw8Q3MX2BhjhrKME

新冠疫情已持續(xù)兩年，傳播性、致病性和免疫逃逸增強的值得關(guān)注變異株（Variants of Concern, VOC）不斷出現(xiàn)，給全球疫情防控帶來極大不確定性。最新出現(xiàn)的Omicron變異株在刺突蛋白上出現(xiàn)了32處突變，突變數(shù)量前所未有，引起了全球的廣泛關(guān)注。其中在關(guān)鍵的受體結(jié)合區(qū)域（receptor-binding domain，RBD）的突變數(shù)量高達15個，而在RBD上beta變異株只有3處突變，delta變異株只有2處。

新冠疫情爆發(fā)以來，清華大學生命學院、結(jié)構(gòu)生物學高精尖創(chuàng)新中心、生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心王新泉和清華大學醫(yī)學院張林琦實驗室在刺突蛋白結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、中和抗體表位與作用機制等方向緊密合作，取得了一系列重要研究成果。Omicron變異株出現(xiàn)后，兩個實驗室再一次聯(lián)手，并與清華大學蛋白質(zhì)研究技術(shù)中心X射線晶體學平臺、上海同步輻射光源、清華大學化學系劉冬生實驗室通力合作，解析了Omicron變異株RBD與受體ACE2復合物的晶體結(jié)構(gòu)，分辨率為2.8埃（圖一）。初步結(jié)構(gòu)分析表明RBD上477、493、496、498、501和505位點的氨基酸殘基突變影響了與ACE2的作用，尤其是G496S、Q498R和N501Y三個突變集中影響了與ACE2的作用，R498和S496與ACE2上D38形成了新的鹽鍵和氫鍵相互作用。初步生化分析表明，Omicron變異株RBD與ACE2結(jié)合能力略有增強，RBD與ACE2的結(jié)合力從野生株的7.5 nM變化為Omicron變異株的3.5 nM（圖二）。Omicron變異株RBD與受體ACE2復合晶體結(jié)構(gòu)的解析，為我們深入研究Omicron突變株感染、傳播和免疫逃逸提供了重要的結(jié)構(gòu)信息，也為新型疫苗設(shè)計提供了重要的參考和指導。

劉冬生實驗室利用基因合成新技術(shù)快速合成了RBD基因片段，蛋白質(zhì)研究技術(shù)中心X射線晶體學平臺范仕龍為晶體生長提供了技術(shù)支持，衍射數(shù)據(jù)在上海同步輻射光源BL02U1線站收集。

圖1：左圖：Omicron RBD與受體ACE2復合物的晶體結(jié)構(gòu)。右圖：Omicron RBD三個氨基酸突變（G496S、Q498R和N501Y）集中影響與ACE2的相互作用。

圖2：左圖：細胞表面野生株（WT）和Omicron變異株刺突蛋白與ACE2結(jié)合能力的變化。結(jié)合百分比從21.6增加到28.5。右圖：野生株和Omicron變異株RBD與ACE2結(jié)合能力的變化，平衡解離常數(shù)K_D從野生株的7.5 nM變化為Omicron變異株的3.5 nM

來源：清華大學