ACE2

血管緊張素轉化酶2（ACE2）已被確定為嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒2（SARS-CoV-2）的功能宿主受體，該病毒是造成2019年全球冠狀病毒疾病大流行（COVID-19）的罪魁禍首。

2020年2月，西湖大學周強實驗室利用冷凍電鏡技術成功解析ACE2的全長結構。

基本介紹

• 中文名：血管緊張素轉化酶2
• 外文名：angiotensin converting enzyme2
• 別名：ACE2、ACEH

物質簡介

ACE2也稱為ACEH，稱為血管緊張素轉化酶2。該基因編碼的蛋白屬於二肽基羧基二肽酶的血管緊張素轉換酶家族，與人血管緊張素轉換酶1具有相當大的同源性。這種分泌的蛋白質催化血管緊張素I分裂成血管緊張素1-9，及血管緊張素II分裂成血管舒張劑血管緊張素1-7。ACE2與Ang II型1型和2型受體有很強的親和力，調節血壓、體液平衡、炎症、細胞增殖、肥大和纖維化。同時該基因的器官和細胞的特異性表達提示其可能在調節心血管和腎臟功能以及生育方面發揮作用。此外，該基因編碼蛋白是SARS和HCoV-NL63人類冠狀病毒S糖蛋白的功能受體。

二十年前（約2000年），血管緊張素轉化酶2（ACE2）的發現是一個重要的突破，極大地增進了我們對腎上血管緊張素系統（RAS）的了解。經典RAS由其關鍵酶ACE驅動，在調節血壓和液體平衡方面起著關鍵作用。最近，人們認識到，由ACE2調節的保護性RAS抵消了經典RAS的許多有害影響。對穆林模型的研究表明，操縱保護性RAS可以顯著改變許多疾病，包括肝病。肝纖維化小鼠對ACE2的肝特異性過度表達已被證明是對抗肝損傷和纖維化進展的高效方法。重要的是，儘管ACE2在疾病發病機制中具有高度的保護作用，但被SARS-CoV-2作為細胞受體劫持，進入骨質細胞上皮細胞，導致COVID-19，這是人類的一種嚴重的呼吸系統疾病。COVID-19經常危及生命，特別是在老年人或其他有其他疾病的人。由於全球受感染的COVID-19患者數量空前，迫切需要發現針對SARS-CoV-2尖峰蛋白和ACE2相互作用的新療法。了解ACE2在生理學、病理生物學和SARS-CoV-2感染的細胞受體中的作用，有助於深入了解潛在的新治療策略，旨在預防SARS-CoV-2感染相關的組織損傷。本次審查概述了RAS的作用，重點是ACE2驅動的保護性RAS在肝病中的作用，並提供了治療方法，以制定戰略，防止SARS-CoV-2感染人類。

新型冠狀病毒（COVID-19）

功能

早期研究觀察到 ACE2 主要在心臟、腎臟和睪丸中定位，在其他多種組織中低水平表達，尤其是結腸和肺，而後來的研究也表明 ACE2 在肝臟和腸等其他器官中也具有重要作用。ACE2 通常定位於上皮細胞的腔面，這與 ACE 相反，ACE 似乎均勻分布在極化細胞的頂膜和基底外側膜之間。而當 SARS 冠狀病毒通過表達 ACE2 的細胞腔面進行感染時，其感染效力提高 10 倍。ACE 和 ACE2 都屬於金屬蛋白酶的 M2 家族，其活性位點域暴露於細胞外表面，促進循環肽的代謝。ACE 和 ACE2 都通過利用鋅催化反應，鋅與活性位點內保守的組氨酸配位，促進水分子對底物羰基鍵的親核攻擊，形成非共價結合的中間體。

作為治療劑

血管緊張素轉化酶2（ACE2）已成為腎上血管緊張素系統（RAS）的關鍵調節器，通過調節血管色調、液體和電解質平衡，在心血管平衡中發揮重要作用。ACE2 的作用是將來自血管緊張素 II （ Ang - II ）的關鍵肽激素 Angiotensin - II （ Ang - II ）中單個 C 端殘留物的水解，形成血管緊張素 - （ 1 - 7 ）（ Ang - （ 1 - 7 ）），它與 G 蛋白耦合的馬斯受體結合，並激活信號通路，抵消由 Ang - II 激活的通路。ACE2以各種組織表示，壓倒性的證據證實了在實驗模型中這些組織的許多病理條件下增強ACE2/Ang-（1-7）/Mas軸的有益效果。本次審查將簡明扼要地概述當前增強ACE2作為治療劑的戰略，並討論局限性和未來挑戰。ACE2還有其他功能，如作為胺基酸運輸的共同因素，並被嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒（SARS-CoV）用作細胞進入受體，這些功能對ACE2治療開發的影響也將討論。

參與維持小鼠上皮屏障功能

研究方法：利用Ace2淘汰小鼠和分離的腸道器官來檢查ACE2在腸道乾中的作用。由 4% 的硫酸鈉建立炎症性腸病 （IBD） 小鼠模型。量化LGR5 和 KI67 水平，以反映腸道幹細胞 （ISC） 的優點。用FITC-德克斯特蘭4（FD-4）檢測來評估腸道屏障功能。

實驗結果：Western blotting識別了結腸中ACE2的表達，這與免疫螢光和RT-PCR的結果一致。此外，ACE2器官顯示LRG5和KI67水平下降，鈣濃度升高。此外，與ACE2器官相比，ACE2器官的滲透性顯著提高。總的來說，普通小鼠比ACE2小鼠更容易感染IBD，包括早期的的糞便帶血，破壞腸道結構和體重更明顯的下降

實驗結論：數據表明，ACE2有助於腸道幹細胞的增殖，從而協調黏膜平衡。

研究歷程

2020年2月，西湖大學周強實驗室利用冷凍電鏡技術成功解析此次新冠病毒的受體——ACE2的全長結構。這是世界上首次解析出ACE2的全長結構。

2020年2月19日凌晨3點左右，相關研究內容在預印版平台bioRxiv上線。

研究價值

全面了解ACE2在不同途徑中的作用將是評估SARS-CoV-2/ACE2結合對有機體生理的影響的關鍵，並將幫助我們找到更好的療法和診斷工具。

2022年，昆士蘭理工大學教授里克·湯普森表示，新冠病毒需要與人體細胞表面的受體ACE2相結合，從而進入和感染人體細胞。他們的研究發現，即使只是短暫地接觸大氣壓冷電漿，細胞表面的ACE2受體也會立刻消失，這就減少了新冠病毒通過受體感染人體細胞的途徑，達到預防感染的效果。相關論文已發表在澳大利亞《診斷治療學》期刊上。