德國NMR網絡正在加速全球SARS-CoV-2病毒蛋白相關研究
當SARS-CoV-2病毒發生突變時,意味著最初的遺傳信息已經發生了改變,比如某個特定點位的氨基酸/病毒蛋白髮生了交換。為快速評估這種變化可能產生的影響(比如蛋白質功能、或與潛在藥物和抗體的相互作用),科學家們可以藉助強大的三維圖像技術來研究病毒蛋白。而從COVID-19大流行開始,法蘭克福歌德大學和達姆施塔特大學的研究人員們,就在積極地與國際研究團隊展開相關合作。
站在核磁共振(NMR)光譜儀上的Martin Hengesbach 和Andreas Schlundt
SCI Tech Daily報導稱,位於德國法蘭克福歌德大學的祖爾格實驗室,已經匯集了來自全球17個國家或地區的研究網絡的80%的SARS-CoV-2蛋白信息。
其旨在使用核磁共振波譜(NMR)來描述SARS-CoV-2 分子的三維結構。首先是利用特殊的同位素原子來標記分子,然後將之暴露於強磁場中。然後藉助NMR 來高效、仔細地查看潛在的活性化合物是如何與病毒蛋白結合的。
上述操作是在該校生物分子磁共振中心(BMRZ)和其它地點完成的,但研究的前提,還需要為相關測試準備大量具有高純度和穩定性的蛋白質、並以正確的方式對其進行折疊。
據悉,這一遍布全球的研究網絡,由歌德大學有機化學與化學生物學研究所的Harald Schwalbe 教授負責協調。而製定用於生產蛋白質的實驗室規程,也已經抵達了第二個里程碑。
除了蛋白質,科學家們還對SARS-CoV-2 病毒的RNA 鏈展開了深入調查。去年的時候,研究團隊已經對其所有重要的RNA 片段提供了訪問。
憑藉129 名同事的專業知識,現其已能夠完全實現“試管”操作,大量生產及純化SARS-CoV-2 近30 種蛋白質中的23 種。
通過將這些蛋白質的遺傳信息整合到環狀的小DNA 片段(質粒)中並植於細菌體上,就可以產出所需的蛋白質。
在分離並富集了由無細胞系統產生的一些特殊蛋白質後,研究人員便可通過NMR 光譜來評估其是否仍能夠正確折疊。
歌德大學有機化學與化學生物學研究所的Martin Hengesbach 博士解釋稱:
我們已經分離出了SARS-CoV-2 蛋白的功能單元,從而了解其表徵結構、功能和相互作用。
當然,這離不開大型財團的援助,以便讓世界各地的實驗室都能夠對SARS-CoV-2 蛋白及隨後的突變體開展快速、可重複的工作。
從一開始,他們就意識到這是最優先的事項。所以除了製定相關協議,我們還免費提供了質粒。
歌德大學分子生物科學研究所的Andreas Schlundt 博士補充道:
我們正在加速全球範圍內的SARS-CoV-2 相關研究,因為其它科學實驗室不必再耗費數月時間來打造和優化用於SARS-CoV-2 蛋白生產及研究的配套平台。
得益於我們精心設計的方案,大家已能夠在兩週內開展相關研究工作。鑑於近期爆發了眾多的SARS-CoV-2 突變,能夠快速獲取的可靠且完善解決方案,對病毒研究人員也變得尤為重要。
與此同時,NMR 聯盟也沒有停下相關工作的腳步,目前研究人員正在努力檢索病毒蛋白是否能夠與潛在的藥物相結合。