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科学家发现SARS-CoV-2冠状病毒与人体细胞相互作用的新细节

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SARS-CoV-2 病毒融合

SARS-CoV-2 病毒使用其刺突蛋白(黄色)的一小部分(称为融合肽)将自身插入宿主人类细胞的膜中。计算机模拟揭示了对粘附和插入细胞膜最重要的肽部分。此图显示了融合肽(蓝色)接近、粘附和插入膜(棕色、橙色和金色)时的情况。

为了感染细胞,导致COVID-19的病毒SARS-CoV-2需要将自身插入人体细胞膜;新的分子模型显示了 SARS-CoV-2 的哪些部分对这种相互作用至关重要,从而揭示了新的潜在药物靶点。

如果冠状病毒是一艘货船,则需要将其内容物运送到码头才能感染东道国。感染的第一步是在码头抛锚,第二步是系在码头上,使船靠得足够近,可以架起跳板并卸货。大多数治疗和疫苗都集中在阻止船舶锚定的能力上,但下一步是另一个潜在目标。伊利诺伊大学 Emad Tajkhorshid 实验室的研究生 Defne Gorgun 及其同事的新研究解决了第二步的分子细节,这可以为设计阻断它的药物提供信息。Gorgun 在第 65 届生物物理学会年会上介绍了她的研究。

为了感染我们的细胞,导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2 首先将一个分子附着在我们的细胞表面,然后它必须与人体细胞融合。在大流行之前,Gorgun 正在研究粘附并插入细胞膜的分子之间的相互作用,当 COVID-19 开始传播时,Gorgun 迅速将她的研究转向了解 SARS-CoV-2 如何与细胞融合。

称为“融合肽”的 SARS-CoV-2 外部刺突蛋白的一个小区域将自身插入人体细胞膜以开始融合过程。科学家们知道融合肽的位置和大致形状;然而,他们并不确切地知道它是如何与人体细胞膜相互作用并渗透到人体细胞膜中的,以及当它粘附在细胞膜上时它的形状是否会发生变化。在不了解 SARS-CoV-2 融合肽和细胞膜之间的三维相互作用的情况下,不可能设计出专门破坏这种相互作用的药物。

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通过计算机模拟,该团队将已知的 SARS-CoV-2 融合肽与其他冠状病毒融合肽的已建立的 3D 结构和行为相结合,并模拟了其与模型人体细胞膜的相互作用。他们的模拟揭示了 SARS-CoV-2 融合肽如何与细胞膜相互作用并穿透细胞膜。“我们的研究显示了融合肽的哪些部分是重要的,以及它是如何粘附在膜上的,”Gorgun 说。

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因为他们的模型是理论上的,下一步是在实验室中用 SARS-CoV-2 碎片和细胞膜重复他们的计算机实验。但是已经揭示了可能对其功能至关重要的融合肽部分,这些实验可能会更快、更有效地完成。Gorgun 说,在那之后,将有可能开始测试破坏相互作用并有助于阻止 SARS-CoV-2 与我们的细胞对接的药物。

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