原载于News@Northeastern罗伯特·摩尔·坎达诺萨著
从化学角度来说，蛋白质可能是最复杂的分子。数以百万计的不同种类的它们生活在我们的细胞内，像一支微调的管弦乐队一样协同工作，催化维持我们生命的生化反应。
世界上几乎没有什么东西没有蛋白质就能运转——你体内的细胞不会，当然也不会有SARS-CoV-2，也就是导致COVID-19的冠状病毒。
冠状病毒中的蛋白质促进了其感染人类细胞的非凡能力，而不会在很长一段时间内导致明显的COVID-19症状。这就是为什么世界各地的研究人员一直在研究SARS-CoV-2内部29种蛋白质中的每一种蛋白质的作用。
通过在分子水平上更多地了解每种蛋白质，研究人员希望确定SARS-CoV-2蛋白质的确切部分，这些蛋白质使其能够与人类细胞表面的其他蛋白质结合，并使病毒能够复制。这个想法是从一开始就抑制这些化学反应，使冠状病毒失效。
为了分析这些蛋白质的相互作用，东北大学的研究人员带来了另一套工具来研究氨基酸，氨基酸是所有蛋白质的组成部分。
玛丽·乔·翁德雷琴他是一名化学和化学生物学教授，他想要确定所有导致冠状病毒感染人类细胞并以人类细胞为代价茁壮成长的氨基酸。在一起彭妮Beuning作为化学和化学生物学教授，Ondrechen最近获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的一笔拨款，用于使用机器学习算法和实验室工作来实现这一目标。
蛋白质是一种长链的分子，通过与形成其他蛋白质的氨基酸的级联相互作用起作用。但这些相互作用并不总是发生在蛋白质结构中蛋白质进行化学反应的同一位置。通常情况下，尽管相互作用发生在该位点之外，但它们仍然控制着反应。蛋白质中的特定位点也可以控制不同蛋白质的作用，帮助或阻碍特定的化学反应。
这张透射电子显微镜图像显示的是导致COVID-19的sars - cov -2(也称为2019-nCoV)病毒。从美国一名患者身上分离出来，从实验室培养的细胞表面产生。图片由国家过敏和传染病研究所——落基山实验室提供
由这些相互作用网络或阻止相互作用而引起的蛋白质行为的变化被称为变构调节。Ondrechen的算法基于蛋白质的特定分子结构预测了许多这种和其他类型的相互作用。
她和Beuning领导的研究可以帮助研究人员更好地了解SARS-CoV-2的生物化学，并作为开发抑制其感染能力的新药的基础。
世界各地的研究人员一直在急于开发新的化学物质，这些化学物质有望通过与冠状病毒的主要活性蛋白质相互作用来抑制冠状病毒。
尽管如此，科学家们才刚刚开始了解这种冠状病毒的许多蛋白质。而且，Ondrechen说，在那些知之甚少的蛋白质中，可能有一些位点是研究人员没有注意到的。
Ondrechen的实验室在2009年发明了这个程序，它可以分析蛋白质中每个氨基酸的化学性质。它可以预测SARS-CoV-2中重要但微妙的相互作用，涉及与主要反应位点不直接相关的氨基酸，用传统的生物信息学研究很难分析这些氨基酸。
“在主蛋白酶中，每个人都知道催化位点在哪里，在RNA转移酶中，每个人都知道催化位点在哪里，”Ondrechen说。“我们的技术很特别，因为我们可以预测外部位点、变构位点和其他可以控制的结合位点或相互作用位点。”
该程序将对数据库进行预测，数据库包括数万种具有抗病毒特性的化合物和食物中发现的化合物，所有这些都是寻找可能击中蛋白质相互作用预测位点的蛋白质的重大尝试。
一旦该程序运行计算分析以找到抑制SARS-CoV-2的候选蛋白质，它将指导Beuning在她的实验室进行实验测试。
“我们将关注蛋白质水平:这些化合物真的能结合这些蛋白质吗?它们能调节蛋白质的活性吗?”Beuning说。“理想情况下，它们会抑制蛋白质的活性，然后损害病毒。”
在过去的10年里，Ondrechen和Beuning一直在结合他们的计算和实验能力来理解诸如蛋白质如何控制我们DNA的产生，以及蛋白质如何使我们的身体执行一些最重要的代谢功能等问题。
现在，他们计划尽快确定SARS-CoV-2中重要的蛋白质相互作用，在实验室中进行测试，并在活生物体中进行进一步的测试。
“我们的计划是在六个月内完成，”翁德雷亨说。“如果我们能在体外找到有趣的化合物，希望我们能找到一个可以进行体内测试的合作者。”
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最后更新于2022年5月16日