迄今为止,已知有七种冠状病毒会导致人类疾病,其中四种只会导致轻度至中度疾病。
在过去二十年中,从动物宿主中出现了另外三种冠状病毒,并在全球范围内引发疫情,导致严重的呼吸道疾病,在许多情况下导致死亡。由于SARS冠状病毒(SARS- cov), 2002年出现了严重急性呼吸综合征(SARS), 2012年发现了中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV),并继续引起零星和局部暴发。
最新感染人类的冠状病毒毒株是严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2),于2019年12月在中国首次报道,并于2020年3月被世界卫生组织(世卫组织)确认为全球大流行。这种菌株会导致被称为COVID-2019的疾病,这是一种呼吸系统疾病,从轻微的流感样症状到致命的肺部疾病不等。
病毒要感染生物体,必须侵入细胞,然后繁殖并继续感染其他宿主。受影响的细胞取决于病毒的类型——冠状病毒专门攻击呼吸系统中的细胞。在SARS和MERS爆发以及最近的SARS- cov -2爆发之后,研究人员一直致力于研究这些病毒究竟是如何进入我们的细胞的,希望找到一种预防它的方法。
当冠状病毒进入人体时,它们必须与宿主细胞脂质膜融合,然后才能传递遗传物质。融合机制尚不完全清楚,但已知所谓的刺突(S)蛋白-在结构上被归类为I类病毒融合蛋白,与流感病毒和HIV属于同一组-促进结合和进入。s蛋白的蛋白水解裂解暴露其融合肽(FP),从而引发膜融合。作为冠状病毒如何攻击细胞的关键组成部分,定位和表征FP是研究小组的首要任务,但其确切位置一直存在争议。
研究人员正在使用电子顺磁共振(EPR)光谱技术来帮助定位冠状病毒FP。EPR用于识别和量化固体、液体、气体、细胞和体内的顺磁性物质(自由基和过渡金属离子),使其成为从纳米钻石到细胞膜等一系列应用的流行分析方法。
使用EPR (ELEXSYS™,Bruker BioSpin)对SARS-CoV FP进行结构和功能分析1。该研究模拟了从sars冠状病毒中分离的不同肽与合成脂质膜(称为多层囊泡(MLVs))的结合。mlv被标记为一种特殊的氮氧化物,称为自旋标签,它对当地环境敏感。利用膜有序度作为参数,可以从多肽混合物中识别FP,这导致了EPR谱线宽和形状的变化。使用EPR,该小组可以识别和表征sars冠状病毒FP。
选择SARS-CoV作为模型是由于可用的功能数据较多,但FP在冠状病毒家族中高度保守,因此本研究的结果适用于所有这些病毒,包括MERS-CoV和任何从动物库中出现的新型病毒,如SARS-CoV-2 (COVID-19)。诸如此类的研究继续加深我们对冠状病毒如何感染人类的理解,并有助于防止其传播的最终目标。
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致谢:David S. Goodsell插图,RCSB蛋白质数据库;doi: 10.2210 / rcsb_pdb / goodsell -画廊- 019
这幅画描绘了一种刚刚进入肺部的冠状病毒,周围是呼吸细胞分泌的粘液、分泌的抗体和几种小的免疫系统蛋白质。病毒被一层膜包裹,其中包括介导附着和进入细胞的S(刺突)蛋白,参与内部核蛋白组织的M(膜)蛋白,以及参与病毒出芽的膜通道E(包膜)蛋白,并可能在出芽过程中被纳入病毒粒子。包括许多副本内的核蛋白质N核衣壳蛋白绑定到基因组RNA。