构建包含不同结构的SARS-CoV-2合成病毒颗粒

时间：2022-02-22 00:00:00 来源：网络整理

德国研究人员创造了极简的SARS-CoV-2病毒粒子，并发现了刺突蛋白转换机制。

海德堡马克斯·普朗克医学研究所的科学家和他们在布里斯托尔大学马克斯·普朗克·布里斯托尔最小生物学中心的合作者开发了一种研究SARS-CoV-2的新方法。

为了对SARS-CoV-2进行系统和标准化的研究，他们构建了极简的合成病毒颗粒，可以融合SARS-CoV-2病毒的不同结构，比如刺突蛋白。这使得科学家可以在一个可控的环境中研究单分子机制，他们可以进一步操纵和调整。利用这项技术研究刺突蛋白，他们发现了一种转换机制。刺突蛋白已被证明是病毒与宿主相互作用和感染的关键。当炎性脂肪酸结合时，刺突蛋白改变了其构象，因此对宿主免疫系统来说变得不那么“可见”。

研究人员认为全面了解SARS-CoV-2的发病机制和感染背后的分子机制，为战胜疫情提供了巨大机遇。阐明病毒功能和宿主-病毒相互作用将促进靶向疗法、疫苗或其他预防措施的开发。在实验室环境下对SARS-CoV-2的研究面临着许多挑战。一个是实验的安全性要求增加，另一个是研究感染期间的不同机制，而不是整个发病机制，以更好地理解那些单一的过程。

构建人工SARS-CoV-2病毒粒子

马克斯·普朗克医学研究所(Max planck Institute for Medical Research)的研究人员及其合作者利用他们在自下而上合成生物学方面的专业知识，克服了其中一些挑战。在他们的研究中，他们开发了人工SARS-CoV-2病毒粒子。病毒粒子的结构与天然病毒相似，但不包含任何遗传信息。因此，它们可以安全地使用。

“对我们来说，更重要的是，当我们从零开始构建这些合成病毒粒子时，我们可以精确地设计它们的组成和结构。这让我们能够对不同的机制进行非常系统、分步的研究，”该论文的第一作者Oskar Staufer说。他目前在牛津大学(University of Oxford)担任博士后。因此，他认为在大量分析和表征管道中使用合成病毒样颗粒具有巨大的潜力，可以研究目前应用于SARS-CoV-2以外的病毒。

刺突蛋白转换机制避免免疫系统?

他们首先使用人工极简病毒粒子来研究炎症脂肪酸对SARS-CoV-2刺突蛋白的影响。炎症脂肪酸在体内任何炎症过程中都会释放出来，它们有助于促进免疫反应和愈合过程。刺突蛋白是宿主与病毒相互作用的关键。一方面，病毒利用刺突蛋白与宿主细胞ACE2受体结合。这使得病毒能够与宿主细胞融合并释放其遗传信息。另一方面，宿主产生的抗体可以与刺突蛋白结合，从而将病毒标记为免疫系统的目标。

在此之前，人们已经知道刺突蛋白有一个独特的区域，可以结合炎症脂肪酸。然而，这种装订袋的功能以前是不了解的。马克斯·普朗克医学研究所的研究人员和布里斯托尔的合作者现在使用人工SARS-CoV-2病毒粒子来研究这一确切机制。他们表明，在与脂肪酸结合后，刺突蛋白改变了它的构象和“折叠”。因此，与宿主ACE2受体的结合不再可能，能够与该蛋白结合的抗体也越来越少。

研究人员现在可以开始理解为什么这种畏缩机制被病毒使用，并确定这一信息是否可以用于开发治疗策略。通过刺突蛋白与炎症脂肪酸结合后的“低头”，病毒变得不那么容易被免疫系统发现。这可能是一种机制，可以避免被宿主发现，并在较长一段时间内产生强烈的免疫反应，并提高总感染效率”，Oskar Staufer说。然而，科学家们才刚刚开始确定折叠机制的功能，但人工病毒粒子的使用将使系统的方法成为可能。“将这种合成生物学的概念应用到一个具有全球影响的问题上，真是令人兴奋!”

马克斯·普朗克·布里斯托尔最小生物学中心

在这个马普学会和布里斯托尔大学的联合研究中心里，科学家们专注于合成和最小生物领域，他们的目标是构建人造细胞、细胞骨架和开发纳米尺度的分子机器，以研究生命所必需的构件。这种密切的合作在过去导致了许多令人兴奋的发现，并产生了巨大的潜力，以补充彼此的技能，在未来创造科学进步。

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