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SARS-CoV-2的3D分析揭示了病毒策略的线索

迄今为止,对SARS-CoV-2的3D结构进行了最全面的分析,揭示了该病毒如何感染人类细胞和复制的新见解。

在Garvan医学研究所的Sean O'Donoghue教授和CSIRO的Data61的领导下,研究人员汇编了2000多个涉及27种冠状病毒蛋白质的结构。该分析确定了病毒蛋白质“模仿”和“劫持”人类蛋白质策略,使病毒绕过细胞防御并复制。

这些结构模型可以从Aquaria-COVID资源免费访问,Aquaria-COVID资源是该团队设计的一个网站,旨在帮助研究团体“放大”未来治疗或疫苗中病毒的潜在新靶点,并对新的病毒变体进行重要研究。

“我们的资源包含了SARS-CoV-2结构的详细程度,这是其他任何地方都无法获得的。这让我们对病毒的活动有了前所未有的了解,”O'Donoghue教授说,他是《分子系统生物学》杂志上一篇论文的第一作者,详细介绍了研究小组的发现。

“我们的分析强调了冠状病毒使用的关键机制;这些机制反过来可能指导新疗法和疫苗的开发。”

结构洞察

为了更好地理解生物过程,研究人员确定了组成细胞或病毒的单个蛋白质的3D形状。

“蛋白质的3D结构为我们提供了有关SARS-CoV-2组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至关重要。由于最近对SARS-CoV-2的研究重点,科学家已经确定了该病毒27种单独蛋白质的大约1000个3D结构,以及有关蛋白质的研究又增加了近一千个,”O'Donoghue教授解释道。“然而,到目前为止,还没有一种简单的方法可以将所有的数据汇集在一起并进行分析。”

研究小组的分析揭示了三种冠状病毒蛋白质(NSP3、NSP13和NSP16),它们“模仿”了人类蛋白质,研究人员认为这使病毒能够更好地隐藏在人类免疫系统之外,并可能导致新冠病毒-19结果的变异。

该模型还揭示了五种冠状病毒蛋白(NSP1、NSP3、棘突糖蛋白、包膜蛋白和ORF9b蛋白),研究人员称它们“劫持”或破坏人类细胞中的过程,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,我们还发现了8种相互自组装的冠状病毒蛋白质,通过分析它们的组装方式,我们对病毒如何复制其基因组提供了新的见解。然而,在考虑重叠后,我们认为仍有14种蛋白质在感染中起关键作用,但没有与其他蛋白质相互作用的结构证据病毒或人类蛋白质,”O'Donoghue教授说。

“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。该图突出了我们对SARS-CoV-2的了解,以及尚待揭示的内容。它还帮助科学家找到并使用三维模型调查特定的研究问题。”

病毒监测

该团队的分析揭示了进一步研究的机会。O'Donoghue教授说:“到目前为止,冠状病毒的大部分研究都集中在棘突糖蛋白上,这是目前疫苗的主要靶点。这种蛋白将继续是一个重要的靶点,但同样重要的是,我们将重点扩大到其他潜在靶点,更好地了解整个病毒生命周期。”。

他补充说,Aquaria冠状病毒资源可能有助于研究人员更容易地调查新的冠状病毒变种之间的差异和关键性,以及它们如何更好地成为疫苗和治疗的目标。

O'Donoghue教授说:“病毒传播的时间越长,变异并形成新变种(如Delta株)的机会就越大。”。“我们的资源将帮助研究人员了解新病毒株之间的差异——我们希望这一谜团的一部分将有助于处理出现的新变种。”