科学家发现可能导致新冠新治疗方法的关键分子
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科学家发现可能导致新冠新治疗方法的关键分子

许多针对COVID-19的治疗方法都集中在病毒用来与人体细胞结合的刺突蛋白上。虽然这些治疗方法对原始毒株很有效,但对未来的变异毒株可能不那么有效。芝加哥大学普利兹克分子工程学院的Juan de Pablo教授和他的小组利用先进的计算模拟来研究另一种蛋白质,这种蛋白质对病毒的复制至关重要,并且在不同的冠状病毒中保持相对一致。

这种蛋白质被称为Nsp13,属于一类被称为解旋酶的酶,它在病毒的复制过程中发挥着作用。

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通过这项工作,科学家们还发现了三种能够与Nsp13结合并抑制病毒复制的不同化合物。鉴于不同冠状病毒变体的解旋酶序列的一致性,这些抑制剂可以作为设计针对解旋酶的药物以治疗COVID-19的宝贵起点。

de Pablo说:“我们目前只有一种治疗COVID-19的方法,而且随着病毒的变异,我们绝对需要针对除刺突蛋白之外的不同构件。我们的工作揭示了小分子如何能够调控病毒复制中一个有吸引力的目标的行为,并表明现有的分子‘支架’是COVID治疗的有希望的候选者。”

该成果发表在《科学进展》杂志上。

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在过去的两年里,de Pablo和他的小组利用先进的计算模拟来研究使导致COVID-19的病毒复制或感染细胞的蛋白质。这些模拟需要用强大的算法进行数月的极其复杂的计算,最终揭示了该病毒在分子水平上是如何工作的。

在这个项目中,合作者研究了蛋白质Nsp13,它将双链DNA解开成两条单链--这是复制的一个关键步骤。此前,研究人员知道Nsp13进行这种解旋,但对这一过程的复杂动态没有很好的了解。模拟显示了该蛋白内的多个结构域是如何相互沟通并协同作用以施加正确的力量进行解旋的。

他们还发现,当外部分子与蛋白质的某些部位结合时,就会破坏这个“通信网络”。这意味着该蛋白不能再有效地解开DNA,病毒的复制变得更加困难。

一些化合物已经被报道为Nsp13抑制剂,但研究人员选择了三种化合物在其模拟中进行测试:Bananin、SSYA10-001和chromone-4c。

研究人员发现,这三种化合物似乎都能通过与某些位点结合并破坏蛋白质的网络而有效地破坏Nsp13蛋白质。现在,de Pablo和他的合作者正在与实验者合作,在实验室里测试他们的结果。

此前,该小组利用计算分析揭示了药物Ebselen是如何与病毒的主要蛋白酶,或MPro结合的。在一项不同的研究中,他们还揭示了抗病毒药物 瑞德西韦(Remdesivir)是如何与该病毒结合并进行干扰的。他们还展示了化合物木犀草素如何抑制病毒的复制能力。

研究人员甚至利用他们模拟的信息来设计一种治疗COVID-19的新药,他们希望在未来几个月内发表。

de Pablo说:“我们继续研究影响病毒不同部分、不同蛋白质的药物,然后用实验数据来确认其疗效。我们现在有一系列的候选药物,我们新设计的药物可能成为未来治疗COVID-19和新型冠状病毒的改变者。”