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揭開冠狀病毒疾病的神秘面紗
迄今為止,已有7種已知的冠狀病毒會導致人體疾病,,其中的4種只會導致輕型或中型疾病,。在過去的20年里,其余3種冠狀病毒逐漸出現(xiàn)在動物宿主身上,,并且在全球范圍內(nèi)引起疫情,,導致嚴重的呼吸道疾病甚至許多死亡案例。2002年爆發(fā)的嚴重急性呼吸綜合征(SARS)是由SARS冠狀病毒(SARS-CoV)引起的,;而在2012年,,中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)被發(fā)現(xiàn),并持續(xù)導致疫情偶發(fā)和局部爆發(fā),。
感染到人類的冠狀病毒是嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型(SARS-CoV-2),,它于2019年12月在中國被報道,隨后在2020年3月被世界衛(wèi)生組織(WHO)確認為全球大流行病。這種病毒導致的疾病被稱為COVID-2019,,也就是一種呼吸道疾病,,可導致輕微的流感樣癥狀甚至致命的肺部疾病。
冠狀病毒對我們有哪些影響,?
病毒想要感染一個活的有機體,,就必須要侵入其細胞,然后繁殖并持續(xù)感染其他宿主,。病毒的類型決定哪些細胞會受到影響,,冠狀病毒主要攻擊呼吸系統(tǒng)的細胞。隨著SARS 和MERS 的爆發(fā),,以及新冠肺炎病毒,,研究人員一直致力于研究這些病毒是如何進入我們的細胞的,并希望能夠找到一種預防方法,。
當冠狀病毒進入人體時,,它們必須和宿主細胞的脂膜融合,然后才能傳遞他們的遺傳物質,。目前我們還不是很清楚融合的機制,,但是已知的是,一種在結構上被歸類為I 類病毒融合蛋白,,并和流感病毒與艾滋病病毒在同一組的S 蛋白,,會推動病毒結合并入侵細胞。S 蛋白的蛋白質剪切揭示出,,是它的融合肽(FP)發(fā)起了膜融合,。作為冠狀病毒攻擊細胞的重要組成部分,定位和表征FP 是研究小組的優(yōu)先任務,,但是它的確切位置一直都存在爭議,。
重要的分析工具
研究人員用來定位冠狀病毒FP 的一種技術是電子順磁共振(EPR)波譜。EPR可以用于識別和定量固體,、液體,、氣體、細胞和體內(nèi)的順磁性物質(自由基和過渡金屬離子),。因此,,EPR 是一種很普遍的分析方法,適用于從納米金剛石到細胞膜等一系列的應用,。
有一項研究使用EPR 技術(ELEXSYS, Bruker)對SARS 病毒FP 的肽-脂膜相互作用進行結構和功能分析。該研究模擬了從SARS冠狀病毒分離出來的不同肽與合成脂膜的結合,,也就是多層膜泡(MLVs),。多層膜泡通過一種特殊的,叫做自旋標記的氮氧化物被標記,它對局部環(huán)境十分敏感,。使用膜序作為參數(shù),,可以從肽混合物中識別出FP,因為這會導致EPR 譜線線寬和線型的變化,。使用EPR技術,,研究小組可以識別并表征SARS 冠狀病毒的FP。
之所以選擇SARS 冠狀病毒作為模型,,是因為我們有大量可用的功能性數(shù)據(jù),。但是FP 在冠狀病毒家族里廣泛存在,所以此項研究的發(fā)現(xiàn)適用于所有的此類病毒,,包括MERS 和任何在動物宿主身上爆發(fā)的新型病毒,,比如新冠病毒。類似的研究繼續(xù)加深我們對冠狀病毒如何感染人體的理解,,并且有助于實現(xiàn)防止這些病毒傳播的最終目標,。
參考文獻:
1. Lai AL, Millet JK, Daniel S, Freed JH and Whittaker GR (2017) The SARS-CoV Fusion Peptide Forms an Extended Bipartite Fusion Platform that Perturbs Membrane Order in a Calcium-Dependent Manner, J Mol Biol, 8;429(24):3875-3892.
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