未来Covid-19治疗的目标迅速识别新的计算机模拟

穗蛋白质结构6vyb顶视图

spike蛋白结构6vyb的俯视图。蓝色、红色和黄色表示同型二聚体的三个子部分。资料来源:华威大学

  • 华威大学科学家在Covid-19中的近300个蛋白质结构的模型运动
  • 科学家可以使用模拟来识别潜在的目标来测试现有药物,甚至与未来的Covid变体检查有效性
  • 模拟病毒刺突蛋白,病毒“冠状”的一部分,显示了有希望的机制,有可能被阻止
  • 研究人员已经公开公布了所有蛋白质结构的数据,以帮助寻找潜在的药物靶点

研究人员详细介绍了Covid-19特有冠状病毒的一种机制,该机制可帮助科学家迅速找到针对该病毒的新治疗方法,并迅速测试现有治疗方法是否可能适用于发展中的突变版本。

由沃里克大学领导的团队作为欧洲欧洲欧洲大学的Eutopia社区的一部分,通过使用计算建模技术,在Covid-19病毒尖峰蛋白的近300个蛋白质结构中具有模拟运动,以帮助确定有前途的药物目标对于病毒。

在今天(2月19日)发表的一篇新文件中在期刊上科学报告在美国,物理学家和生命科学家团队详细介绍了他们为Covid-19病毒(Covid-19 virus,又称Covid-19病毒)所有287种蛋白质结构的灵活性和动力学建模的方法SARS-CoV-2,目前已确定。就像生物体一样,病毒是由蛋白质组成的,是具有多种功能的大型生物分子。科学家们认为,一种治疗病毒的方法可能是干扰这些蛋白质的流动性。

尖峰蛋白质结构6VYB侧视图

钉蛋白质结构6vyb的侧视图。蓝色、红色和黄色表示同型二聚体的三个子部分。资料来源:华威大学

他们公开了研究期间提供的所有287种Covid-19蛋白结构的数据、影片和结构信息(详细说明蛋白质如何移动和如何变形),以便其他人研究潜在的治疗途径。

研究人员专注于称为穗蛋白的病毒的一部分的特殊努力,也称为Covid-19回声结构域结构,形成延长的电晕,其给予冠状病毒素。这种穗是允许病毒将自身附着在人细胞膜中的ACE2酶,通过它导致Covid-19的症状。

刺突蛋白实际上是一个同源三聚体,或三个相同类型的蛋白质结合。通过对刺突蛋白的运动建模,这组科学家发现了一种“铰链”机制,它允许刺突钩住细胞,也在病毒中打开了一条通道,这可能是将感染传递到钩状细胞的一种方式。这组科学家提出,通过找到一个合适的分子来阻止这种机制——确切地说,就是插入一个大小和形状合适的分子——制药科学家将能够迅速识别现有的可能有效对抗病毒的药物。

Spike蛋白结构6vyb的开放和关闭

spike蛋白结构6vyb开启和关闭的快照。这3个小图像显示晶体以及最封闭和最开放的结构的尖峰在它的运动。中央的大图是这三种构造的叠加。资料来源:华威大学

领导作者Rudolf Roemer教授从沃里克大学的物理系,他们在Cy Cergy-ParisUniversité休假时进行了工作,说:“了解这个机制如何工作是你可以阻止病毒的一种方式,在我们的研究中,我们是第一个看到开放的详细运动的。既然你知道这个运动的范围是什么,你可以弄清楚什么可以阻止它。

“所有那些对检测病毒的蛋白质结构是否能成为药物靶标感兴趣的人应该能够检测这一点,看看我们计算的动态对他们是否有用。

他说:“在现有的时间内,我们无法仔细研究所有的287种蛋白质。人们应该用我们观察到的运动作为他们自己开发药物靶点的起点。如果你在我们的数据中发现了特定蛋白质结构的有趣运动,你可以将其作为进一步建模或实验研究的基础。”

为了研究蛋白质的运动,科学家们使用了一种蛋白质柔韧性建模方法。这涉及到重建蛋白质结构作为一个计算机模型,然后模拟该结构如何移动,通过将蛋白质视为一种由固体和弹性亚单位组成的材料,这些亚单位可能的运动定义为化学键。该方法已被证明特别有效和准确,当应用于大蛋白,如冠状病毒的刺突蛋白。这可以让科学家们迅速确定有希望的药物靶点,以便进行进一步的研究。

研究人员建模所依据的蛋白质结构都包含在蛋白质数据库中。任何发布生物结构的人都必须将其提交给蛋白质数据库,这样它就可以以标准格式免费提供,供其他人下载和进一步研究。自Covid-19大流行开始以来,世界各地的科学家已经向蛋白质数据库提交了数千个Covid-19相关蛋白的蛋白质结构。

Roemer教授补充说:“计算蛋白质动力学的金标准是一种称为分子动力学的方法。不幸的是,这种方法可以非常耗时,特别是对于诸如Covid-19穗等大蛋白质的诸如近3000个残基的蛋白质 - 所有蛋白质的基本构建块。我们的方法更快,但自然我们必须更严格简化假设。尽管如此,我们可以迅速模拟远大于替代方法可以做的结构。

“目前,没有人已经公布了鉴定用于Covid-19的新变种的蛋白质晶体结构的实验。如果新的结构出现在病毒中的突变,那么科学家可以快速测试现有的治疗,看看新力学是否会对自己的方法产生影响。“

参考:“SARS-COV-2相关蛋白质结构的灵活性和移动性”1921年2月19日,科学报告
DOI:10.1038 / S41598-021-82849-2

沃里克大学是Eutopia的创始成员,一个六所欧洲欧洲大学,共同努力,在整个大陆创造一个新的高等教育模式 - 基于流动性,包容性,并为其六个区域社区提供服务。

乌托邦投资于不同欧洲国家之间的博士和硕士学者的联合教学,并继续在英国、法国、比利时、西班牙、瑞典和斯洛文尼亚之间建立越来越多的学术和专业合作,以解决现实世界的挑战。2019年,“乌托邦”入选了著名的ERASMUS+“欧洲大学”项目。更多的信息在这里。

本研究中引用的蛋白质结构的所有数据,模拟和视频都通过此链接公开可在线提供:https://沃里克。ac。英国/Flex-Covid19数据

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