Çinli akademisyenler harika! Science dergisinin kapağındaki son makale: West Lake Üniversitesi tarafından üretilen yeni koronavirüsün hücreleri nasıl işgal ettiğini açığa çıkarmak
27 Mart'ta, Çinli araştırma ekibinden bir akademik makale dünyaca ünlü akademik dergi "Science" ın kapağında yayınlandı.
Bu yazının araştırma sonuçları yeni koronavirüs ile ilgilidir. Spesifik olarak, bu makale yeni koronavirüs (COVID-19) hücre yüzeyi reseptörü ACE2'nin tam uzunlukta üç boyutlu yapısını ve yeni koronavirüs yüzey S protein reseptörü bağlanma alanı ve hücre yüzeyi reseptörü ACE2 tam uzunluktaki proteinin kompleksini başarıyla analiz etti. Üç boyutlu yapı.
Bu makalenin, salgının küresel salgınından bu yana "Science" dergisinde yayınlanan ilk kapak makalesi olduğunu belirtmekte fayda var.
Hücreleri işgal eden yeni koronavirüsün anahtarı: S proteini ve ACE2
Yeni tip koronavirüsün neden olduğu zatürre salgını, koronavirüs, S proteini ve ACE2 gibi bilinmeyen biyolojik terimleri yeniden kamuoyunun dikkatine sundu.
Araştırmacılar, insan hücrelerini enfekte eden yeni koronavirüsün anahtarının, koronavirüsün S proteini ile insan ACE2 proteininin kombinasyonu olduğunu keşfettiler. Kesin olarak, başlangıçta kan basıncını kontrol etmek için kullanılan ve kombinasyonu yoluyla insan vücudunu işgal eden ACE2'yi "kaçıran" virüsün S proteinidir.
Peki S proteini nedir?
S proteinine Spike Glycoprotein (Spike Glycoprotein) adı verilir. Yeni koronavirüsün en dış katmanında, çıkıntılı bir "taç" gibi bulunur.
Austin'deki Texas Üniversitesi araştırma ekibinin en son analiz sonuçlarına göre, yeni koronavirüs S proteini bir trimer şeklinde bulunmaktadır. Her monomerde yaklaşık 1.300 amino asit vardır ve bunlardan 300'den fazla amino asit "reseptör bağlanma alanını" oluşturur. , S proteini ile ACE2'nin bağlandığı yerdir.
Peki ACE2 nedir?
ACE2, Anjiyotensin dönüştürücü enzim 2, Çince'de anjiyotensin dönüştürücü enzim 2 olarak adlandırılır.İnsan vücudunda kan basıncının düzenlenmesinde rol oynayan bir proteindir.Akciğerlerde, kalpte, böbreklerde ve bağırsaklarda yaygın olarak bulunur.
Peki insan hücrelerindeki bir protein virüsle nasıl temas kurabilir?
West Lake Üniversitesi'nden seçkin bir araştırmacı olan Tao Liang, bir görüntü metaforu kullandı:
İnsan vücudunu bir ev olarak ve yeni taç virüsünü bir soyguncu olarak düşünürseniz, ACE2 bu evin "kapı tokmağı" dır; S proteini onu yakalar ve virüs doğrudan vücut hücrelerine girer.
Bu nedenle, S proteini ve ACE2 çalışması, aynı zamanda West Lake Üniversitesi Zhou Qiang Laboratuvarı'nın araştırma odağı olan yeni koronavirüs istila eden hücreleri yorumlamanın anahtarı haline geldi.
Aynı zamanda, Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde Moleküler ve Tıbbi Farmakoloji ve Biyomühendislik Seçkin Profesörü Sun Ren'in dediği gibi:
S proteini ve reseptörü arasındaki etkileşim, virüs aktarımının önemli belirleyicilerinden biridir. Bu nedenle, virüsün türler arasında yayılması sırasında ve sonrasında S protein reseptör bağlanma alanının dizisindeki ve karşılık gelen yapısındaki değişiklikleri gözlemlemek, aktarım mekanizmasını anlamamız ve aktarım kapasitesini tahmin etmemiz için etkili bir yoldur.
S proteini, ACE2'nin yüzeyinde bir köprü gibidir
"Bilim" kapağındaki makalenin sonuçları, esasen virüs S proteini ve ACE2'nin genel resmini ve bunlar arasındaki etkileşimi açıklıyor. Makalenin başlığı:
SARS-CoV-2'nin tam uzunlukta insan ACE2 tarafından tanınması için yapısal temel
Tam uzunluktaki ACE2 proteininin yüksek çözünürlüklü üç boyutlu yapısının önceki başarılı analizine dayanarak, bu makalenin sonuçları, tam uzunluktaki ACE2 proteininin karmaşık yapısını ve yeni koronavirüs S proteininin reseptör bağlanma alanını 2,9 genel çözünürlükle çözmüştür. Angstrom (Lei Feng net notu: Angstrom, bir metrik uzunluk birimi, 1 Angstrom 0.1 nanometreye eşittir, bu birimin adı İsveçli fizikçi Anders Jonas ngstrm'yi anmak içindir), burada S protein reseptör bağlanma alanının çözünürlüğü 3.5'tir. Angstrom.
Peki, kompleksin çözülen yapısından araştırmacılar ne gördü?
Morfoloji açısından, yeni koronavirüsün S proteininin ACE2 yüzeyini bir köprü gibi kapladığı ve virüsün bir eli gibi, SARS virüsüne çok benzeyen ACE2'yi sıkıca kavradığı ortaya çıktı. Yeni koronavirüs S proteininin reseptör bağlanma alanı da% 82 benzerlikle SARS virüsünün dizisine çok benzer.
Daha fazla analiz, araştırmacılar, yeni koronavirüsün yüzeyindeki S proteininde hangi amino asitlerin ACE2 ile etkileşime girdiğini görebilirler. SARS virüsü ve ACE2 arasında daha önce analiz edilen etkileşime kıyasla, yeni koronavirüs S proteininin bazı amino asit kalıntılarının büyük değişikliklere uğradığı görülebilir.
Bu, yeni koronavirüs ve SARS'ın neden ACE2 ile farklı bağlanma yeteneklerine sahip olduğunu açıklayabilir ve bu da virüsün bulaşıcılığını etkileyebilir.
Bununla birlikte, bu virüsün bulaşıcılığının artmış veya zayıflamış olup olmadığı yine de diğer deneysel yollarla doğrulanmalıdır.
Aslında, bu araştırma sonucu 21 Şubat Pekin saati gibi erken baskı öncesi platform bioRxiv'de yayınlandı ve ilk kez tüm topluma duyuruldu - 4 Mart, ABD Doğu Saati'nde, makale "Science" dergisi tarafından yayınlandı Resmen kabul edildi.
Sonunda 27 Mart'ta "Science" dergisinin kapağında çıktı.
Tsinghua Üniversitesi'nden Profesör Wang Xinquan'ın araştırma ekibi ve Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden Qi Jianxun araştırma ekibinin ACE2'nin N-terminal proteaz alanının kristal yapısını ve yeni koronavirüs S protein reseptörünün bağlanma alanını bağımsız olarak analiz ettiklerini belirtmek gerekir.
Zhou Qiang'ın ekibi tarafından elde edilen bu bilgiler ve ilgili elektron mikroskobu yapısı birbirini destekliyor ve tamamlıyor.
Bu başarı ne anlama geliyor?
Yeni taç salgını hala küresel olarak yayılmaya devam ederken, virüslerle ilgili bilimsel araştırmalar büyük ilgi gördü - peki, "Science" dergisi tarafından tam olarak onaylanan bu araştırma sonucu ne anlama geliyor?
Bu bağlamda, Zhou Qiang'ın ekibi de özel bir açıklama yaptı.
Zhou Qiang'ın ekibi, karmaşık yapının analizinin bu sefer temel araştırma alanında bir atılım olduğunu ve ille de anti-salgın ilaçların geliştirilmesiyle ilgili olmadığını belirtti.
Ancak öte yandan gerçekten çok önemli. Proteinin yapısı, özelliklerini ve işlevlerini büyük ölçüde belirlediğinden, taze koronavirüs S proteini, ACE2 ve bunların etkileşimlerinin yapısına bakmak, sonraki bilim adamları için hedeflenen bir ilaç olan "düşmanları" görmeye eşdeğerdir. Araştırma daha fazla bilgi sağlar.
Bu araştırmaya dayanarak, hesaplamalı biyolojideki araştırmacılar bu temelde farklı modeller oluşturabilir ve daha sonra hangi mutasyonların S proteini ile ACE2 arasındaki etkileşimi daha da artırabileceğini belirlemek için hedeflenen araştırmalar yapabilir , S proteinine veya ACE2 proteinine karşı ilaçlar ve antikorlar tasarlamak için veya etkileşimlerini bozacak küçük moleküller tasarlamak için.
Tüm bunlar, ilaç tasarımı ve test yöntemlerinin geliştirilmesi için sağlam bir temel sağlayabilir.
Lei Feng.com, bu araştırmanın disiplindeki birçok uzman tarafından da onaylandığını belirtti. Örneğin, Teksas Güneybatı Üniversitesi Tıp Merkezi Biyofizik Bölümü müdürü ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü'nde bir araştırmacı olan Michael K.Rosen, şuna inanmaktadır:
Zhou Qiang'ın ekibi tarafından yapılan bu biyofiziksel araştırma, yeni koronavirüsün insan hücrelerini nasıl etkilediğini anlamada önemli ilerleme kaydetti.İlgili araştırma sonuçları nihayetinde doğru yeni koroner pnömoni teşhis ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynayacak.
Ve Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde seçkin bir moleküler ve tıbbi farmakoloji ve biyomühendislik profesörü olan Sun Ren de şunları söyledi:
Zhou Qiang'ın ekibinin araştırması, hücreleri istila eden virüslerin mekanizmasını anlamak için önemli bir adım attı ve virüslerin türler ve türler arasında yayılmasını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak. Farklı koronavirüslerin S proteini ve farklı konakçıların ACE2'si için, çoklu kombinasyonlarının etkileşim modlarının karşılaştırmalı bir çalışması daha fazla anahtar bilgi sağlayabilir.
Bu makalenin arkasındaki yazar ekibi
Bu makalenin sonuçları West Lake Üniversitesi Zhou Qiang Laboratuvarı'ndan geldi.
Bunlar arasında, West Lake Üniversitesi Yaşam Bilimleri Okulu'nda araştırmacı olan Zhou Qiang, ilgili yazardır ve West Lake Üniversitesi Yaşam Bilimleri Fakültesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Yan Renhong ilk yazar.
1982 doğumlu Zhou Qiang, Tsinghua Üniversitesi'nden lisans, yüksek lisans ve doktora dereceleri ile mezun olduktan sonra doktora sonrası araştırmalar için laboratuvarda kalmaya devam etti; 2015 yılında Tsinghua Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden Profesör Yan Ning'in araştırma grubunda yardımcı araştırmacı olarak çalıştı; Üniversite, bağımsız araştırma yürütmek için bir West Lake alimi ve seçkin bir araştırmacı olarak hizmet vermektedir.
Araştırma alanında, Dr. Zhou Qiang uzun süredir kriyo-elektron mikroskobu tek partikül teknolojisinin incelenmesi ve araştırılması ile uğraşmaktadır ve birçok önemli biyolojik makromoleküler kompleks veya zar proteinlerinin yapısını analiz etmek için meslektaşları ve ortak çalışanlarla birlikte çalışmıştır. Enflamatuar vücut kompleksi, Niemann-Pick C1 (NPC1) proteini, ökaryotik voltaj kapılı sodyum iyon kanalı vb.
Bunlar arasında, ökaryotik voltaj kapılı sodyum iyon kanalının, geçit düzenleyici toksin Dc1a ve tetrodotoksin ile birleştirilen çözünürlüğü, kriyo-elektron mikroskobu tek parçacık teknolojisi ile analiz edilen membran protein yapısının en yüksek çözünürlüğü olan 2.6 angstroma ulaştı. Küçük moleküllü ilaç geliştirmenin yapısı temelleri attı.
Araştırmacı Zhou Qiangın doktora grubu, başlıca hastalıklar veya önemli biyolojik süreçlerle ilgili biyolojik makromoleküler kompleksleri ve zar proteinlerini incelemek için biyokimya, moleküler biyoloji, hesaplamalı biyoloji ve diğer teknolojileri birleştiren temel araştırma yöntemi olarak kriyo-elektron mikroskobunu kullanır. Yapı ve çalışma mekanizması.
Lei Feng.com, Zhou Qiangın laboratuvarının geçtiğimiz iki yıl içinde insan amino asit taşıyıcıları üzerinde çalıştığını öğrendi. Birkaç hedef proteini hedeflediler, ACE2 bunlardan biri. Yeni taç pnömonisinin patlak vermesinden sonra, Zhou Qiangın ekibi ACE2 araştırma çalışmalarını hızla geliştirdi Araştırmanın önceliği ve nihayet bugünün araştırmasının sonuçları elde edildi.
Zhou Qiang ekibine tebrikler!
Kağıt indirme adresi:
https://science.sciencemag.org/content/sci/367/6485/1444.full.pdf
Bu makale için referans bağlantısı:
https://www.westlake.edu.cn/info/1017/4362.htm
https://www.westlake.edu.cn/info/1622/3832.htm
https://science.sciencemag.org/content/367/6485/1444
https://science.sciencemag.org/content/367/6485
