一种计算工具使研究人员能够准确预测人类和新冠肺炎病毒蛋白表面相互结合的位置,这一突破将极大地有助于我们对病毒的理解以及阻断结合位点药物的开发。
该工具的开发人员提供了一个用户友好的交互式web服务器它显示了所有的蛋白质结构,因此没有计算技能的病毒学家和临床医生可以利用蛋白质模型来查看现有药物或正在开发的药物是否适合合适的结合位点。
这个这项研究于11月29日发表在《自然方法》杂志上,描述了该工具,并使用它预测SARS-COV-2与SARS-COV-1在结构上的差异(导致2002-2004年SARS爆发);人类群体中蛋白质的遗传变异如何导致病毒与人类的结合以及感染的高风险;哪些现有药物有望与人类蛋白质表面的靶点结合。
他说:“我们的计算工具可以让你以前所未有的分辨率看到病毒蛋白与人类蛋白的结合位置,因此,我们可以真正了解这些蛋白质的哪一部分是这些相互作用的关键。”于海源他是该研究的高级作者,也是生物统计与计算生物学系和威尔细胞与分子生物学研究所的教授。谢恩·维博斯基(Shayne Wierbowski)是余博士实验室的研究生,也是这篇论文的第一作者。
其他科学家先前的一项研究描述了新型冠状病毒与人类蛋白质之间的相互作用,目的是重新利用人类药物来阻止病毒结合。但与蛋白质的整体表面相比,结合界面较小,以前的研究缺乏详细的分辨率,无法准确了解药物可能阻断结合位点的位置。
“我们开发的预测蛋白质-蛋白质界面的工具是最准确的,”于说,“我们可以用它对任何相互作用做出最明智的预测。”
这场大流行引发了世界范围内对SARS-COV-2结构的大量研究,科学家们利用先进的成像技术揭示了导致该病毒感染的蛋白质。因此,Yu和他的同事能够使用成像技术验证他们的计算预测结构与其他人描述的结构。
该工具还允许研究人员预测人类蛋白质的遗传变异如何影响病毒与蛋白质的相互作用,因为两个健康状况和年龄相似的人对感染新型冠状病毒可能会有不同的反应,其中一些是无症状的,而另一些则表现出显著的负面反应。
“由于我们的结构模型,我们可以预测个体中蛋白质的突变如何潜在地影响病毒的相互作用,”于说。这一结果可能有一天会揭示出一些人是否因基因而面临更高的风险,这可能会优先考虑他们的监测、疫苗和治疗。
此外,该工具不仅可以帮助临床医生开发精确靶向人类蛋白结合位点的药物,还可以帮助减少药物与错误位点结合时可能产生的毒性或负面影响。
合著者包括加里·惠塔克,病毒学教授,以及Steven Lipkin博士Weill Cornell Medicine的临床遗传学家。
该研究由美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、西蒙斯基金会自闭症研究计划和威廉·斯特朗新型冠状病毒生物银行资助。