2003年3月,冠状病毒的毒株,严重急性呼吸系统综合症冠状病毒(非典,或SARS-CoV-1)是公认的全球威胁,导致774人死亡。同年7月,和没有新情况的报道世界卫生组织宣布疫情结束了。
SARS-CoV-2 COVID-19引起的冠状病毒,摧毁了人类人口感染1.1亿人,导致几乎250万人死亡到目前为止。SARS-CoV-1和SARS-CoV-2都属于同一冠状病毒的家庭。一个关键问题是:是什么让一个比其他传染性?
实验室或马哈茂德•艾哈迈迪Moradi博士阿肯色大学利用分子模拟,在执行得克萨斯高级计算中心和匹兹堡超级计算中心调查这个问题。
团队旨在探索的精确动力学的峰值蛋白质如何SARS-CoV-1 SARS-CoV-2从一个位置移动到另一个,“积极”“不活跃”,这是一个病毒进入宿主细胞所需的关键一步。
他们的研究结果,提出65年th生物物理协会的年度会议,表明,一旦激活,SARS-CoV-2倾向于更高的峰值蛋白质SARS-CoV-1的突起蛋白相比保持活跃。模拟还表明,有更少的研究部分峰值蛋白质,有助于其稳定和值得进一步的研究。
188金宝搏备用采访Moradi来了解更多关于这项研究的实用计算机模拟在这种情况下,他们的发现的潜在影响。
莫莉·坎贝尔(MC):请您能简要总结为什么突起蛋白是一个至关重要的组件所需的冠状病毒感染人类细胞?
马哈茂德·Moradi(毫米):冠状病毒突起蛋白不仅是负责识别宿主细胞,但也介导病毒进入通过触发细胞和病毒膜融合。该基因编码的蛋白质是最变量与冠状病毒基因组的一部分,导致了不同的行为在不同的冠状病毒如SARS-CoV-1 SARS-CoV-2以及SARS-CoV-2的不同变体。
主持人:你能描述你的研究原理和方法吗?
MM:本研究的基本原理是,如果我们描述峰值蛋白质的结构动力学SARS-CoV-1 SARS-CoV-2和识别他们的相似点和不同点的机械化,我们不仅可以捕捉了什么导致两种病毒有显著不同的遗传性也预测突变SARS-CoV-2可能间接的可能激活动力学和传染性。我们使用大规模模拟峰值蛋白质两种病毒包括所有原子的蛋白质及其周围环境诸如水和盐。使用这种方法,被称为所有原子分子动力学,我们需要解决牛顿运动方程同时接近一百万原子-数百万仿真的步骤能够只是部分构造这些蛋白质的结构动力学。
司仪:任何人都可能不熟悉,你能解释一下带领MD (SMD)模拟是什么吗?
MM:大多数的模拟不使用任何形式的偏见。然而,我们的模拟只提供部分峰值蛋白质的结构动力学的照片由于能力有限的计算机和问题的复杂性。另一种方法是将分子动力学的模拟。在这个方法中,我们引发突起蛋白的激活或失活过程运用部队系统引导它从一个状态到另一个地方。因为我们这样做同样SARS-CoV-1和SARS-CoV-2蛋白质,比较仍然提供了一个可靠的方式确定的微分行为两种病毒。
主持人:分子模拟在这种情况下有多准确?
MM:我们使用最先进的仿真技术最近被用来研究其他类似系统的成功。这些当然是迄今为止最广泛的模拟执行的相似点和不同点的峰值蛋白质SARS-CoV-1和2。然而,总有一些假设和近似参与不仅模拟实验,它总是需要使用互补的计算和实验技术验证结果来自一个特定的方法。在这种情况下,最好的方法来确定计算的准确性是执行实验来验证。
MC:你说“我们的研究结果基于近50微秒的平衡和非平衡MD模拟表明SARS-CoV-2突起蛋白的活性形式是更加稳定的比积极SARS-CoV-1突起蛋白”,你能解释这一发现躺上吗?
MM:SARS-CoV-1和2峰值蛋白质并不总是能够识别人类细胞和绑定。他们只能这样做当他们在活动形式。我们的研究结果表明,SARS-CoV-2突起蛋白具有更高的激活时倾向于保持活跃,虽然SARS-CoV-1,即使激活,不保持活跃足够长的时间来感染人类细胞像SARS-CoV-2可以迅速和有效地。
主持人:你的假设是,突变蛋白的其他部分不直接参与绑定可能导致冠状病毒的有效结合的变化。你能解释一下这个假设进一步吗?
MM:蛋白质的直接参与绑定到人类细胞,称为受体结合域(RBD),已经大部分以前的研究的重点。然而,峰值蛋白质绑定之前需要被激活并保持活跃的人类细胞。基于我们的模拟,还有其他的部分蛋白质远离RBD的激活和失活过程中所涉及的蛋白质。某些蛋白质的突变在这些显然无关的部分可能会改变激活/失活的蛋白质动力学和可能导致更高或更低水平的传染性。
主持人:发展的影响你的数据有什么治疗/预防SARS-CoV-2吗?
MM:我们的数据提供了一个新的框架来开发疫苗和疗法。除了受体结合和其他进程目标之前,我们建议SARS-CoV-2飙升的激活蛋白可以抑制和/或其失活提升设计疗法这一目标各种热点参与激活/失活过程,不仅在rbd的其他部分蛋白质以前被忽视。spike-based疫苗的发展,一个重要含义是,尽管pre - vs post-fusion峰值蛋白质的构象有理由被考虑,活跃的和不活跃的构象也应该被考虑。
主持人:你已经开始研究新的SARS-CoV-2变体,B.1.1.7。你能和我们谈谈你的发现到目前为止?
MM:不幸的是,我们将无法提供太多的信息之前进行彻底的分析结果。
马哈茂德·Moradi莫莉坎贝尔说,科学技术网络作家。188金宝搏备用
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