1. Author
1990-1995, 复旦大学学士；1995-2000, 中国科学院生物物理研究所 博士2000-2003,中国科学院生物物理研究所 助理研究员；2003-2008, 美国斯坦福大学 博士后；2008-2013 清华大学生命学院，准聘副教授；2013-至今 清华大学生命学院，长聘教授。
主要研究方向为结构生物学。利用X-射线晶体学为主要研究手段，结合其他生物化学及生物物理技术，研究细胞因子介导的宿主免疫反应和病毒侵染及免疫逃逸的结构机理。
2. Background
2.1 冠状病毒Spike蛋白
冠状病毒的S蛋白（spike）组合成一个三聚体，约含有1300个氨基酸，属于第一类膜融合蛋白（Class I viral fusion protein），同类的病毒膜融合蛋白还包括HIV的Env蛋白，流感的HA蛋白，以及埃博拉病毒的Gp蛋白等。 S蛋白决定了病毒的宿主范围和特异性，也是宿主中和抗体的重要作用位点。同时也是疫苗设计的关键靶点。
与其它第一类病毒膜融合蛋白类似，S蛋白含有两个亚基（subunit）—— S1和S2。S1主要包含有受体结合区（receptor binding domain， RBD），负责识别细胞的受体。S2含有膜融合过程所需的基本元件，包括一个内在的膜融合肽（fusion peptide）， 两个7肽重复序列（heptad repeat，HR），一个富含芳香族氨基酸的膜临近区域（membrane proximal external region， MPER），以及跨膜（transmembrane，TM）。S1蛋白可进一步分成两个区域（domain）， 即N-端区域 （N-terminal domain, NTD）和C-端区域（C-terminal domain， CTD），其中NTD的构象与galectin蛋白非常相似。大部分的冠状病毒S蛋白的RBD都位于CTD，例如SARS病毒和中东呼吸道综合症病毒（MiddleEast respiratory syndrome， MERS）等等。只有少部分b冠状病毒的RBD则位于NTD，例如小鼠肝炎病毒（mouse hepatitisvirus, MHV）。另外，牛冠状病毒（bovine coronavirus, BCoV）和人冠状病毒OC43的NTD能结合特异的糖分子（唾液酸等），它们也参与了冠状病毒的入侵过程。同一家族病毒包膜蛋白需要两个不同的区域识别宿主受体，并有效的介导病毒与细胞的膜融合过程。这是冠状病毒S蛋白跟其它一类病毒膜融合蛋白的一个重要区别之一。
目前，已经发现的冠状病毒受体主要包括以下几种：氨基肽酶N（animopeptidaseN， APN），血管紧张素转换酶2（angiotensin converting enzyme II， ACE2），二肽基肽酶4（dipeptidylpeptidase4, DPP4），以及CEACAM1（carcinoembryonicantigen-related cell adhesion molecule）。其中，具有种属特异性的APN蛋白是人冠状病毒229E，猫冠状病毒（FCoV），和猪冠状病毒TGEV的受体。人类ACE2是SARS病毒和NL63的受体。人类DPP4是MERS病毒的受体。小鼠CEACAM1蛋白的α亚型是MHV的受体。许多冠状病毒RBD与宿主受体结合的复合物晶体结构已经获得解析，主要包括：SARS-RBD-ACE2复合物, NL63-RBD-ACE2复合物，MERS-RBD-DPP4复合物，HKU4-RBD-DPP4复合物，和MHV-RBD-mCEACAM1α复合物晶体结构。
3. Methods
1. 抗体及其Fab段的表达纯化
2. RBD与ACE2受体的重组
3. 晶体的结构解析
4. ACE2与中和抗体的冲突角度计算。
5. 表面等离子共振（SPR）
6. 假毒中和实验
7. WB
4. Results
作者团队挑选了3个代表性的抗体P2B-2F6,P2C-1A3,P2C-1F11进行了比较研究，首先P2B-2F6,P2C-1A3,P2C-1F11都是RBD的结合抗体，但是与RBD的结合角度、结合残基数目有着明显的不同，P2C-1F11是与ACE2受体最接近的，并且结合残基也是最多的。我们不难得出这样的结论：P2C-1F11与ACE最为相近，并且在竞争结合方面竞争性最强。
作者的实验团队聚焦在P2B-2F6,P2C-1A3,P2C-1F11与RBD的结合位点上，他们发现P2C-1F11的22个结合残基中有16个源于重链（HCDR1：6; HCDR2：5; HCDR3：5）。6 个源于轻链(LCDR1：4; LCDR3：2)。在三个抗体中P2C-1F11的残基结合数是最多的，导致P2C-1F11的包埋面积（BSA）是最大的。在众多互补决定区中，HCDR1-3,LCDR1参与了主要的作用。紧接着作者将spike相关残基逐一进行了单点突变表达在了工具细胞293T上，发现有八个位点的突变大大减弱了RBD与抗体的结合，分别是T415A, Y421A，L455A, F456A, R457A, Y473A, N487A和Y489A。其中L455A, F456A,N487A和Y489A影响更为显著。当然除此之外，作者团队还有一些别的发现：①Y505A突变导致ACE2结合完全丧失，而RBD与P2C-1F11结合几乎不受影响。②Q493A对ACE2的结合增强约四倍，但对P2C1F11的结合仅略有改善。③L455、F456和Y489位点上的氨基酸与P2C-1F11具有疏水相互作用，而Y489和N487位点上的氨基酸与P2C-1F11具有多种氢键相互作用。
众所周知，新冠抗体保护机体其中一个机制就是是S1亚基从病毒表面脱落，所以作者将S蛋白融合了荧光表达在了293表面，通过和待测抗体孵育后的流式结果判断是否引起S1的脱落。他们发现：①在P2C-1F11孵育过程中，没有发现s2的MFI的伴随下降；②另含GSAS的spike蛋白相对稳定，无论使用S1或S2特异性抗体处理，均未发生明显变化。③在37℃时，P2C-1F11诱导的S1蛋白脱落最为显著。研究人员还在小鼠水平的实验中发现P2C-1F11有着很好的保护作用。
本篇文章从晶体结构的比较揭示了病毒刺突糖蛋白受体结合域(RBD)的接近角度、埋藏表面积的大小以及RBD上的关键结合残基的差异。一种名为P2C-1F11的抗体，与受体ACE2的结合最为相似，在体外显示出最有效的中和活性，并在致敏小鼠中对SARS-CoV-2感染提供了强大的保护。它也占有最大的结合面，对RBD的结合亲和力最高。更有趣的是，P2C-1F11引发S1从表达刺突糖蛋白的细胞表面迅速而广泛的脱落。
