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科罗拉多州立大学的研究人员发现有关病毒复制的新信息

科罗拉多州立大学的一个跨学科研究团队使用计算化学,生物化学和病毒学来发现有关西尼罗河病毒,登革热和寨卡病毒等病毒如何复制的新信息。研究小组说,根据他们的研究,这些病毒似乎削弱了他们自己的基因组复制机制。

科罗拉多州立大学的研究人员将结果描述为“令人惊讶的”,并说这些发现对未来疫苗和抗病毒药物的开发有影响。

这项名为“母体V调节黄病毒NS3 ATPase和RNA结合裂隙之间的能量传导”的研究于2月7日发表在《生物化学杂志》上。

病毒如何复制

这项研究的第一作者,加州州立大学化学博士学位的凯利·杜邦(Kelly Du Pont)研究了黄病毒中的非结构蛋白3(NS3)或NS3,后者引起人类多种疾病。NS3是这些病毒用来复制其基因组的关键酶。

为了使黄病毒复制,NS3解旋酶(一种结合或重塑核酸的病毒酶)必须解开双链核糖核酸。NS3使用三磷酸腺苷或ATP(一种富含细胞的分子)作为推动解旋的燃料。

杜邦(Du Pont)说,放卷动作类似于夹克上的拉链所发生的动作,而ATP驱动放卷所产生的能量类似于汽车的传动系统。

燃料释放出的能量使活塞上下移动,从而使变速箱和车轮转向,从而使汽车向前行驶。NS3使用ATP作为燃料来解开双链核糖核酸,但我们不知道该机器的曲轴或变速器在哪里。”

杜邦说,这项研究最初专注于试图找出NS3蛋白的哪些部分作为其分子传递。在研究过程时,研究小组确定了NS3在放卷过程中起到刹车作用的部分。

他们还发现了突变,这些突变使NS3展开双链核糖核酸的速度比正常情况下更快,但也使病毒在细胞中的复制效率更低。

如果研究人员可以了解有关NS3如何解开双链核糖核酸以及如何控制该过程的更多信息,那么他们可以潜在地靶向解旋酶中的区域,以开发用于治疗由病毒引起的疾病的药物。

这项研究的资深作者,科罗拉多州立大学微生物学副教授布莱恩·盖斯(Brian Geiss)表示,这一发现还可能有朝一日导致改善针对这些病毒的疫苗的开发。

他说:“大多数疫苗都是通过发现能减慢病毒生长的随机突变而开发的。”“通过详细了解像NS3这样的病毒酶是如何工作的,我们可以利用这些信息来合理设计新的突变病毒,这些新突变病毒的复制效果较差,并且可以更好地发挥疫苗的作用,而不必依赖于制造疫苗的机会。这可以帮助开发疫苗更准确。”

专用于创建计算模拟的杜邦(Du Pont)一直在盖斯(Geiss)的微生物学,免疫学和病理学系实验室工作。尽管跨学科工作在科罗拉多州立大学很普遍,但盖斯说,杜邦项目的广度并不典型。

他说:“凯利代表一位真正的跨学科科学家,他可以利用来自许多不同科学领域的工具和知识来回答以前无法回答的问题。”他说:“她使用计算化学,蛋白质生物化学和酶学以及经典的病毒学技术来研究这些病毒如何以前所未有的方式发挥作用。凯利是我希望我们对未来的科学家有更多的了解。”

研究团队现在正在仔细研究NS3中的变化如何影响病毒的复制以及这些变化如何影响病毒杀死细胞的能力。Du Pont和Geiss还与CSU的Ebel实验室合作,研究具有改变的NS3蛋白的病毒如何感染蚊子并在感染过程中改变其存活率。

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