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用显微镜观察,病毒微弱地类似于菠萝 - 欢迎的 用显微镜观察,病毒微弱地类似于菠萝 - 欢迎的

发布日期:2019-01-18 字号:[ ]


  

在由特拉华大学和匹兹堡大学医学院领导的一项研究中,研究人员发现了一种干扰艾滋病发展为传染因子的“制动”。这种机制可以防止衣壳 - 覆盖病毒的蛋白质外壳 - 形成。

该研究发表于Nature Communications,由来自UD,匹兹堡大学医学院,伊利诺伊大学,国家癌症研究所,DFH Pharma和范德比尔特大学医学中心的跨学科研究团队制作。结果基于对其生命周期早期和晚期的艾滋病毒结构和动态的七年极其详细的研究。病毒分子的运动通过实验测量并以十亿分之一秒的速度进行模拟 - 这比眨眼间或蜂鸟翅膀的颤动要快得多。

“人们过去常常注意病毒的静态结构,但它们并不坚如磐石,”UD化学与生物化学系教授Tatyana Polenova说。她是核磁共振(NMR)光谱学的专家,帮助科学家识别并确定结构中每个原子的位置以及每个原子如何移动。

“艾滋病病毒及其组成蛋白和核酸分子等病毒是不断扩大和缩小的动态实体,”她补充说。“他们的动作就像呼吸一样。”

Polenova说,HIV病毒中的分子协同作用,但在每个分子内,运动都发生在许多不同的时间尺度上,这是一个难以模拟的场景,当然。但对于今年6月加入UD教员担任助理教授的胡安·佩里拉来说,并不算太复杂。作为一名定量生物物理学家,Perilla在伊利诺伊大学创建了第一个艾滋病毒结构模型,作为博士后科学家。今天,在UD,他经常使用一些世界上最大的超级计算机来生成HIV病毒及其许多活动部件的模拟。

阻止病毒成熟

随着HIV病毒的发展,一系列事件发生,影响其结构和感染能力。想想电视烹饪节目“切碎”。但是在这腾讯分分彩推荐网站种情况下,蛋白质构建块被有条不紊地“切割”或从称为Gag的较大的主要蛋白质中切割下来。

通过整合最先进的技术,包括固态和溶液核磁共振,高端计算机模拟和低温电子显微镜(今年秋季早些时候颁发诺贝尔奖腾讯分分彩信誉平台),研究人员回答了一个长期存在的问题,即如何病毒成熟的最后一步发生 - 一个非感染性未成熟病毒粒子变成感染性病毒粒子的过程。研究小组发现,一种关键的肽 - 间隔肽1(SP1) - 必须处于高度移动的结构中,才能被病毒蛋白酶切割,这种酶就像一把切割器。在模拟中,这种肽类似于一条细的纱线状的股线,它以恒定的运动方式连接到卷曲的带状螺旋形螺旋上。

“这种肽在最后的成熟步骤中始终存在,但我们惊讶于它是如此混乱和动态,”Polenova说。

切割SP1肽后,HIV病毒形成其保护性衣壳并变得具有传染性。但是你如何阻止这个过程呢?在由Angela Gronenborn领导的匹兹堡大学的团队实验中,抗HIV抑制剂Bevirimat被证明与SPI肽相互作用,从而阻止了病毒衣壳“外套”的发展。

通过破坏病毒的成熟来调整潜在的药物目标以阻止HIV变得具有传染性,这是团队的一个持续目标。

“我们必须了解这些短暂的分子波动和过程 - 蛋白质裂解和衣壳生成,”Perilla说。“为了增加新一代的衣壳抑制剂以预防艾滋病病毒,你必须有非常特定的时间和速度来使用这些药物。”

Perilla和Polenova还表示,广泛的人员团队至关重要,包括实验家和计算科学家,他们拥有多种生物物理技术的专业知识,如NMR和cryo-EM,以及结构生物学,生物物理学,生物化学和病毒学等学科。

“如果没有我们的综合实力,这项工作是不可能的 - 我告诉我的学生他们需要学习与其他领域的人合作,”Polenova说。她说,同样重要的是,特拉华大学的高场核磁共振和美国的超高磁场核磁共振中心(包括国家高磁场实验室)和国际上的尖端基础设施,如法国里昂国家科学研究中心,Polenova和她的学生前往那里进行核磁共振实验。

她和Perilla都赞扬他们在匹兹堡大学的合作者Angela Gronenborn通过匹兹堡HIV蛋白质相互作用中心改造他们的工作,该中心是Gronenborn大约十年前在国立卫生研究院资助下建立的国家研究中心。

“科学正在逐渐远离单一科学家能够以原子分辨率观察事物,”Polenova说。“不再是单一调查员做一件腾讯分分彩信誉平台事的情况了。现在,我们都走到了一起。”








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