SARS-CoV-2的3D分析揭示了病毒的战术:如何感染人体细胞并进行复制

2021年09月14日 20:35 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

迄今为止对SARS-CoV-2三维结构的最全面分析揭示了关于这一在世界范围内造成重大损失的病毒如何感染人类细胞和复制的新见解。在来自加文医学研究所和联邦科学与工业研究组织(CSIRO)Data61的肖恩·奥多诺霍教授的领导下,研究人员汇编了涉及冠状病毒27种蛋白质的2000多种不同结构。

COVID-19-Protein-Modeling-Resource-in-Aquaria-scaled.jpg

该分析确定了"模仿"和"劫持"人类蛋白质的病毒蛋白质,这些策略使病毒能够绕过细胞防御系统并进行复制。

这些结构模型可以从Aquaria-COVID资源中免费获取,这是一个由该团队设计的网站,旨在帮助研究界为未来的治疗或疫苗"放大"病毒的潜在新目标,并且关键是调查新的病毒变种:

https://aquaria.ws/covid

"我们的资源包含了SARS-CoV-2结构的详细程度,这是其他地方所没有的。O'Donoghue教授说,他是《分子系统生物学》杂志上一篇详细介绍该团队研究结果的论文的第一作者,这使我们对该病毒的活动有了前所未有的了解。

SARS-CoV-2-Envelople-Protein.jpg

SARS-CoV-2包膜模型

为了更好地了解生物过程,研究人员确定了单个蛋白质的三维形状--构成细胞或病毒的组成部分。蛋白质的三维结构提供了关于SARS-CoV-2构成的原子分辨率信息,这对于开发针对病毒不同部分的疫苗或治疗方法至关重要。由于最近对SARS-CoV-2的研究重点,科学家们已经确定了该病毒27种单独蛋白质的大约一千种三维结构,还有近一千种相关的蛋白质,然而直到现在,还没有一种简单的方法将所有的数据汇集在一起并对其进行分析。

SARS-CoV-2-RNA-Synthesis-Compex.jpg

SARS-CoV-2 RNA合成复合物模型

研究小组的分析揭示了三种冠状病毒蛋白(NSP3、NSP13和NSP16)"模仿"了人类蛋白,研究人员认为这使得病毒能够更好地躲避人类免疫系统,并可能导致COVID-19结果的变化。

该模型还揭示了五种冠状病毒蛋白(NSP1、NSP3、穗状糖蛋白、包膜蛋白和ORF9b蛋白),研究人员说这些蛋白'劫持'或破坏了人体细胞的进程,从而帮助病毒控制,完成其生命周期,并传播到其他细胞。

"此外,我们发现了八种冠状病毒蛋白,它们相互之间进行自我组装--分析它们是如何组装的,为了解病毒如何复制其基因组提供了新的见解。然而,在考虑到重叠之后,这仍然留下了14个我们认为在感染中发挥关键作用的蛋白质,但没有与其他病毒或人类蛋白质互动的结构证据,"O'Donoghue教授说。

SARS-CoV-2-Spike-Glycoprotein.jpg

SARS-CoV-2穗状糖蛋白和ACE2蛋白模型

"为了让研究人员更容易获得所有这些见解和数据,我们设计了一种新的可视化方法,称为结构覆盖图。该地图突出了我们对SARS-CoV-2的了解,以及仍有待发掘的内容--它也帮助科学家找到并使用3D模型来调查特定的研究问题。"

该团队的分析揭示了进一步研究的机会。"迄今为止,冠状病毒的大部分研究都集中在尖峰糖蛋白上,这是目前疫苗的主要目标。"O'Donoghue教授说:"这种蛋白质将继续是一个重要的目标,但同样重要的是我们将重点扩大到其他潜在的目标,并更好地了解整个病毒的生命周期。"他补充说,Aquaria-COVID资源可能会帮助研究人员更容易地调查冠状病毒的新变种如何不同--关键是,如何更好地用疫苗和治疗方法将它们作为目标。

病毒流通的时间越长,它就有越多的机会发生变异并形成新的变种,如Delta病毒株。我们的资源将帮助研究人员了解该病毒的新毒株如何彼此不同--我们希望这块拼图将有助于处理出现的新变种。

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