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陈伟教授研究组Cell Research发文揭示生物力激活新冠病毒刺突蛋白促进病毒入侵的分子机制,提出抗体中和病毒的新策略

编辑:林海燕 来源:基础医学系 时间:2021年09月10日 访问次数:10  源地址

新冠病毒(SARS-CoV-2)利用其刺突(spike)蛋白识别宿主细胞受体(如ACE2),引起spike中的S1与S2结构域分离,触发S2结构域的构象改变,最终导致病毒与宿主细胞膜融合从而完成病毒入侵。但是,目前结构生物学研究发现新冠病毒spike结合ACE2受体时仅RBD结构域存在较大构象改变,其它部分只发生了细微的变化,并不足以触发紧密结合的S1和S2结构域分离。因此,新冠病毒spike结合宿主受体如何触发其S1和S2结构域的分离,进而激发S2膜融合蛋白机器,是冠状病毒入侵领域悬而未解的重要问题之一。

2021年08月31日,国际权威专业期刊《Cell Research》在线发表了题为“Mechanical activation of spike fosters SARS-CoV-2 viral infection”研究论文1,研究者通过生物力学理论计算,得到新冠病毒入侵过程中,病毒边缘单个spike/ACE2分子对受到10~30皮牛(1皮牛=10-12牛顿)级别大小的生物拉力;结合分子动力学模拟、单分子力谱技术及假病毒感染实验首次证明了生物力可以增强spike/ACE2相互作用并加速S1与S2结构域的分离,从而有利于病毒入侵宿主细胞。


图3. 通过锁定S1与S2结构域的分离来中和新冠病毒的模型图

本研究是医工信交叉合作的又一个成功案例,是生物力学与力学生物学、单分子生物物理的一重要突破,也是陈伟和娄继忠课题组2020年Cell Research合作发现新冠包装机制2后又一个病毒领域的重要发现。该研究工作的共同第一作者包括浙江大学基础医学院博士后胡炜、合作单位的张勇博士、浙江大学机械工程学院博士研究生费攀宇(医工交叉)、浙江大学基础医学院/附属杭州市第一人民医院博士后张同同以及浙江大学基础医学院博士后姚丹梅。浙江大学基础医学院/附属第二医院陈伟教授、合作单位的娄继忠研究员、上海大学应用数学和力学研究所李振海教授和纽约大学王俊教授为共同通讯作者。阿里巴巴公益基金会、阿里云、浙大云和百度云为本研究提供了大量宝贵的高性能计算资源。该工作还得到了西湖大学周强教授、谢琦教授和山东大学王培会教授的重要支持,也得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江大学教育基金会新型冠状病毒肺炎应急科研专项(拼多多支持)等项目的大力支持。

实验室简介

陈伟教授实验室长期致力于研究物理因素动态调控蛋白质的分子机制,重点聚焦膜蛋白的配体识别和跨膜信号转导,并针对重大疾病开展创新药物研发。

实验室长期欢迎有志于交叉学科研究的学子(本科、硕士、博士、博士后等)加入!理、工、农、医各个背景均可。

实验室主页:

http://www.039tyc.com/264/jackweichen



参考文献:

Wei Hu, et al., Mechanical activation of spike fosters SARS-CoV-2 viral infection, Cell Research, 2021

Hui Chen, et al., Liquid–liquid phase separation by SARS-CoV-2 nucleocapsid protein and RNA, Cell Research, 2020


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