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新冠疫情肆虐全球，小小的病毒是如何感染全球近億人的？
第一次，包括中國科研人員在內(nèi)的一支國際團(tuán)隊“拍攝”到了新冠病毒的3D影像。
在納米尺度的圖像上，平均直徑不到100納米的新冠病毒像一顆奇異的星球，表面分布著可以自由擺動的刺突蛋白“觸手” 。在“星球”內(nèi)部，超長的核糖核酸（RNA）鏈致密纏繞在有序排列的核糖核蛋白復(fù)合物（RNP）上。
1月21日，這一由清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李賽實(shí)驗室和奧地利Nanographics公司、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科學(xué)技術(shù)大學(xué)伊萬·維奧拉團(tuán)隊合作的新冠病毒高清科普影像問世。
對人類來說，新冠病毒是個“既熟悉又陌生”的存在。它和嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）冠狀病毒、中東呼吸綜合征（MERS）冠狀病毒同屬冠狀病毒大家庭，是過去18年里第三種導(dǎo)致人類大規(guī)模感染的冠狀病毒。
新冠病毒主要通過病毒表面的刺突蛋白spike與人體ACE2受體結(jié)合感染人體。刺突蛋白像一把“鑰匙” ，細(xì)胞上的ACE2受體則像一把“鎖” 。鑰匙開了鎖，病毒才能進(jìn)入細(xì)胞。開發(fā)新冠疫苗的主要目標(biāo)也正是阻止鑰匙打開鎖，以防病毒感染細(xì)胞。

最新3D影像展示了新冠病毒入侵人體細(xì)胞的過程：在入侵的那一刻，新冠病毒與受體結(jié)合，并與細(xì)胞膜發(fā)生了膜融合。
李賽研究團(tuán)隊23日向采訪人員介紹，研究發(fā)現(xiàn)刺突蛋白具有柔性，可以像鏈錘一樣在病毒表面自由擺動。刺突蛋白擺動的特征會讓新冠病毒在攻擊細(xì)胞時更具靈活性，有利于刺突蛋白同細(xì)胞上的ACE2受體結(jié)合。

視頻形象展現(xiàn)了刺突蛋白與新冠病毒膜切線垂線的夾角，以及刺突蛋白在病毒膜表面擺動的角度范圍。
早在去年9月15日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》雜志就在線發(fā)表了清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李賽實(shí)驗室與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院傳染病診治國家重點(diǎn)實(shí)驗室李蘭娟院士課題組的合作成果。
他們利用冷凍電鏡斷層成像和子斷層平均重構(gòu)技術(shù)成功解析了新冠病毒的全病毒三維結(jié)構(gòu) 。這一研究成果，為最新的3D病毒科普影像提供了基礎(chǔ) 。

經(jīng)多聚甲醛滅活后的新冠病毒冷凍電鏡圖片（李賽實(shí)驗室供圖）
在清華大學(xué)的實(shí)驗室中，滅活新冠病毒被置于冷凍電鏡下，每旋轉(zhuǎn)3°拍攝一張照片，總共拍攝41張，隨后進(jìn)行立體重構(gòu) ，就像給病毒做“全身CT檢查” 。
團(tuán)隊還向病毒內(nèi)部“打手電” ，穿過囊膜，清晰地照亮了病毒內(nèi)部核糖核蛋白復(fù)合物的排列結(jié)構(gòu) ，展示出迄今為止最完整的新冠病毒形象。
冷凍透射電鏡是目前結(jié)構(gòu)生物學(xué)廣泛使用的科研利器，它以電子為“光源”穿透病毒樣品，以獲得病毒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。

滅活新冠病毒全病毒三維精細(xì)結(jié)構(gòu)（李賽實(shí)驗室供圖）
基于冷凍電鏡斷層成像和子斷層平均重構(gòu)技術(shù)解析的病毒結(jié)構(gòu) ，國際研究團(tuán)隊利用3D渲染技術(shù)制作出了精細(xì)的新冠病毒3D影像，讓我們得以一窺病毒的內(nèi)外全貌。不過，需要注意的是，視頻中病毒對比鮮明的顏色并不代表其真實(shí)顏色，只是3D渲染的效果。