张伯礼李兰娟齐点赞 新冠病毒完整结构图到底多牛

国内2020-09-29 04:00:03

张勃丽,史一公,李兰娟都这样

新冠状病毒的完整结构有多少头牛 ?

“我希望你能好好看一下  。考虑到这种新的冠状病毒的进化,它确实能给人们很多启发。”9月19日,在中国工程院院士张伯丽院士举行的“人民英雄”国家荣誉称号学术研讨会上,展示了新冠状病毒的完整结构图。

这是什么图片实际上 ,它能够赢得张勃丽院士的呼吁 。不仅如此 ,据报道,这项研究得到了中国科学院院士石一功和中国工程院院士李兰娟的大力支持,并得到了普林斯顿大学教授严力敦促的推动。宁“不要找借口 ,必须在三天内完成写论文 。”。

9月20日,《科学技术日报》的记者来到清华大学结构生物学先进创新中心研究员李赛的研究小组进行调查。

9月15日 ,“细胞”发表了由李赛团队和李岚娟院士团队完成的研究论文“新冠状病毒的分子结构”。他们使用冷冻电子显微镜断层扫描清楚地看到了新的冠状病毒。

低温电子显微镜,结构分析,听到这两个关键词,技术爱好者可能会认为:它已经流行了很多年,会有什么新事物,仅仅是改变材料然后再做一次?

但是,新技术的发展总能使人们称之为“知识的不育限制了想象力 !”

“我们将新的冠状病毒置于冷冻电子显微镜下 ,每旋转3°拍摄一张照片。总共拍摄了41张照片,然后进行了立体重建。”李赛告诉《科技日报》记者,每次旋转必须与前一次旋转相同高度。即使有很小的横向偏差 ,也很难获得高精度。

这种分布拍摄方法类似于医学CT成像的原理。不同之处在于前者使用电子衍射成像 ,而后者使用X射线衍射成像。

俗话说“认识人,懂脸,不懂心”。李赛坚持要分析病毒的“心脏”。研究小组在病毒内部“打了一个手电筒”,穿透了外壳,直接击中了内部RNA和缠结结构 ,显示了迄今为止新的冠状病毒的最完整图像 。

2018年 ,原在英国牛津大学工作的李赛回到中国 ,在清华大学工作并建立了自己的实验室。在此之前,李赛看到并分析了更有效的4级病毒,并允许多种3级病毒在现实生活中出现 ,其中包括令人恐惧的萨拉病毒和裂谷热病毒。

当新的王冠病毒袭来时,李赛不能坐以待still。通过史一功 ,他联系了武汉抗流行病第一线的李兰娟,希望获得灭活的新冠状病毒,用于电动显微镜研究 。李岚娟院士立即安排团队与李赛对接 。通过严格的低聚甲醛灭活,尽管新的冠状病毒是“死亡的”,但仍可以存活。随后,灭活病毒通过严格的程序进入清华大学实验室 。

获得病毒株后 ,李赛和的团队每周工作120多个小时 。在4月 ,研究小组成功收集了两批100TB的高质量冷冻EM断层图像数据。

具有一千张有毒面孔的病毒的核心特征是什么 ?当雁研究进入计算和分析阶段 ,即当使用亚断层图像平均方法获得高分辨率结构时 ,必须对病毒进行重建并且必须组合核心特征以绘制新的冠状病毒  。面对”。

在2300种病毒的3D构象中,哪种刺突蛋白最有代表性?李赛河的团队开始进行人工选择 。这是具有非常“工匠”特征的作品。根据研究人员过去在其他病毒研究中的经验 ,选择了病毒表面上的50,000个刺突蛋白进入下一步。蛋白质分析 。

经过全面和部分的分析 ,无疑发现了新冠状病毒的“狡猾”性质-表面刺突蛋白非常小,平均不到30个,但可以自由漫游和旋转。

“在人类认知范围内 ,这是我们第一次看到这种包膜病毒。”李赛说,蛋白质旋转的特征使新的冠状病毒攻击细胞时可以自由调节其位置并与受体结合 。“见风”的特征使其极具感染力。

遗传物质决定了生物体的特征 。在目前已知的所有RNA病毒中,冠状病毒的RNA最长,有近30,000个核苷酸 。它是如何做到的?LiSai小组将目光投向了容纳RNA的骨架蛋白。

“这些领域以前没有被研究过  。”李赛说,重塑核糖核蛋白复合物(RNP)时,没有可能的期望或参考。他带领他的学生在20,000种核糖核蛋白中“寻宝”。“其中大多数都需要我亲自选择,因为我们对内部蛋白质的了解太少,而且这些蛋白质像一堆葡萄一样挤在病毒体内,而且必须高精度区分,以免误认为其他蛋白质的部分。李赛说 。

新冠状病毒外壳中的蛋白质组变得越来越清晰,显示出“蛋在巢中”的结构 。在新的冠状病毒的“老巢”中,超长RNA紧密地缠绕在一起,蛋白质为RNA提供了超规则的骨架。它们以六聚体“鸟巢”图案排列在信封上,并排列在球体中心的四个侧面上。身体的“金字塔”排列。这样,新的冠状病毒不仅可以将核酸插入人体自身长度的100倍,而且还可以应对不可预测的外部挑战。

核蛋白的规则排列有助于接收超长RNA;当病毒攻击宿主时,它可以有序释放RNA,没有任何缺陷。”李赛说 ,他们可以在攻击主机时演变成主机 。高速旋转的线轴输出会感染新主机 。

人类对新的冠状病毒了解甚少 。因此,学术界对同一问题通常会有不同的答案。例如 ,关于名为CR3022的中和抗体抑制新的冠状病毒的能力,3月,《科学》发表了一篇文章,它具有很强的中和能力。但是其他团队后来发现CR3022缺乏活病毒并没有效果。

为什么研究结果矛盾 ?事实证明 ,前者的中和测试使用了体外重组的病毒蛋白,而后者使用了活病毒 。

“新冠状病毒完整结构的高精度图片显示其表面蛋白会改变其面貌:有时处于抗原暴露状态,有时处于隐藏状态,有时是膜融合的状态。体外重组只能通过模仿其“面孔变化”来揭示其作用规律。李赛说。

李赛团队的研究也对以前的研究进行了纠正和补充。例如,在今年3月发布的新冠状病毒的第一张冷冻EM照片中,该病毒的刺突蛋白几乎都是针状的。

“这可能是由于活病毒的失活破坏了病毒本身的蛋白质结构,导致S1亚基脱落 ,而S2亚基发生构象变化,从而与膜融合。”李赛说。

该病毒的高精度完整结构图将帮助人类开发更有效的疫苗。“目前灭活疫苗的灭活方法可能无法在病毒的刺突蛋白上留下'整体尸体',从理论上说,这将影响其刺激中和抗体的效力。”李赛说,这些可以得到完善的深入研究工作。

LiSai小组已将新冠状病毒的高清三维结构上传到结构生物学数据库EMDB(电子显微镜数据库),供世界各地的科学家免费下载,以帮助进行科普教育,科学研究和疫苗开发。

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