幾個世紀以來，冠狀病毒引發了多次健康危機和經濟挑戰，傳播COVID-19 的冠狀病毒SARS-CoV-2 就是最近的一個例子。SARS-CoV-2 中的一種小蛋白質，即膜蛋白或M 蛋白，是含量最豐富的，在病毒獲得球形結構的過程中發揮著至關重要的作用。儘管如此，這種蛋白質的特性尚不清楚。

M蛋白的創新研究

由加州大學河濱分校的物理學家領導的研究小組設計了一種製造大量M 蛋白的新方法，並描述了該蛋白與細胞膜（包膜或「皮膚」）的物理相互作用。病毒。該團隊的理論建模和模擬顯示了這些相互作用如何可能導致病毒自我組裝。

研究人員在今天發表在《科學進展》上的論文中報告說，當與SARS-CoV-2 上的刺突蛋白相鄰的M 蛋白卡在膜中時，它會通過局部減少膜厚度來誘導膜彎曲。這種曲率的誘導導致了SARS-CoV-2 的球形。

從左到右：Roya Zandi、Thomas Kuhlman 和Umar Mohideen。圖片來源：加州大學河濱分校庫爾曼實驗室

「如果我們能夠更好地了解病毒如何自我組裝，那麼原則上我們就可以想出方法來阻止這一過程並控制病毒的傳播，」物理學和天文學助理教授托馬斯·E·庫爾曼(Thomas E . Kuhlman)說。領導了該研究項目。“M 蛋白之前一直抵制任何類型的表徵，因為它很難製造。”

Kuhlman和他的同事透過使用大腸桿菌作為「工廠」來大量製造M蛋白，從而克服了這一困難。他解釋說，雖然大腸桿菌可以產生大量的M 蛋白，但這些蛋白質往往會在大腸桿菌細胞中聚集在一起，最終殺死它們。為了避免這項挑戰，研究人員誘導大腸桿菌細胞產生小泛素相關修飾蛋白（SUMO）以及M 蛋白。

突破性技術

「在我們的實驗中，當大腸桿菌產生M 蛋白時，它同時產生SUMO，」Kuhlman說。「M 蛋白與SUMO 蛋白融合，從而防止 M 蛋白彼此粘連。SUMO 蛋白相對容易透過另一種蛋白簡單地切斷來去除。M 蛋白由此被純化並從SUMO 中分離出來。」這項工作為驅動 SARS -CoV-2 病毒組裝的機制提供了基本見解。

「由於M 蛋白也是其他冠狀病毒的組成部分，我們的研究結果提供了有用的見解，可以增強我們的理解，並有可能不僅在SARS-CoV-2 中，而且在其他致病性冠狀病毒中乾預病毒形成。”

未來發展方向

接下來，研究人員計劃研究M 蛋白與其他SARS-CoV-2 蛋白的相互作用，以潛在地破壞這些與藥物的相互作用。

Kuhlman與加州大學河濱分校的物理學家Roya Zandi 和Umar Mohideen 一起參與了這項研究。Kuhlman負責製造M 蛋白。Mohideen 是一位傑出的物理學和天文學教授，他使用原子力顯微鏡和低溫電子顯微鏡來測量M 蛋白如何與膜相互作用。Zandi 是病毒組裝專家、物理學和天文學教授，他開發了M 蛋白如何相互作用以及與膜相互作用的模擬。

論文的其他合著者包括加州大學河濱分校的Yuanzhong Zhu、Siyu Li、Michael Worcester、Sara Anbir、Pratyasha Mishra；以及加州大學默塞德分校的Joseph McTiernan、Michael E. Colvin 和Ajay Gopinathan。共同第一作者張和安比爾對這項工作做出了同等貢獻。

該研究得到了加州大學總統辦公室的資助，旨在調查COVID-19 病毒如何自我組裝。

研究論文的標題是「脂質雙層內SARS-CoV-2 膜蛋白的合成、插入和表徵」。

編譯自: ScitechDaily