揭开疾病的神秘面纱：利用核磁共振在分子水平上了解新冠肺炎病毒

"我只是觉得NMR看起来很酷！"早在1992年,Carlomagno教授不假思索地选择了NMR作为硕士研究方向。但她对这种技术工作方式的迷恋,是许多将NMR作为毕生事业的人身上都可以看到。她说："我一开始对核磁共振物理学非常感兴趣,事实上,在我职业生涯的早期,我只是在开发新的实验方法。"

近30年过去了,她对核磁共振的热情并没有减退。事实上,反而比任何时候都更强大："在我的职业生涯中,我已经使用了许多方法来探测分子结构和相互作用,如电子顺磁共振、X射线晶体学、生化检测、质谱和小角中子散射等等,"她说："但是,兜兜转转,我又回到核磁共振,因为它的多功能性和对分子层面相互作用的洞察力。我看NMR真的是我的初恋吧！"

NMR

Carlomagno教授在汉诺威莱布尼茨大学工作,她和她的团队一共包含约15名博士生、博士后和技术人员,他们专注于识别新的目标和配体,以解决从癌症到病毒感染的各种疾病。

她所在的生物分子药物研究中心,也被称为BMWZ,是相对较新成立的机构。她解释道："BMWZ始于2011年,当时一群化学家想研究天然产物作为药物的潜力。然后在2015年又扩充了基于核磁共振的结构生物学项目,我就是这样参与进来的。"那时,Carlomagno教授的关注点已经超越了"纯"NMR方法。她说："随着时间的推移,我对生物学更加感兴趣,当我加入BMWZ时,我的研究项目已经转变为使用NMR来阐明生物分子之间的相互作用。"

对核磁共振的生物分子应用的兴趣已经证明了她在BMWZ工作的价值,教授表示："我们将核磁共振应用于溶液中非常大的分子组合,主要是蛋白质、RNA,以及它们之间的复合体。核磁共振的优点是多方面的：你可以调整实验以提出具体的问题；也可以'放大'到分子的特定部分；你可以研究动力学以及结构。所有这些都是核磁共振所独有的。"

阐明SARS-CoV-2病毒的工作机制

作为Covid-19核磁共振联盟的一员,Carlomagno教授的研究经验的有效性在新冠肺炎大流行期间得到了认证。她说："我认识联盟负责人Harald Schwalbe教授很久了。事实上,我们在1990年代同时在Christian Griesinger教授的小组工作。因此,当我听说这个联盟时,我非常乐意参与其中。"

在联盟中,Carlomagno教授专注于研究SARS-CoV-2（Covid-19的病原体）如何规避宿主的免疫反应,使其能够劫持宿主的细胞机器来复制更多的自体病毒。教授解释称："有一种理论认为,病毒的一种蛋白质与它自己的信使RNA相互作用,防止它降解,使它比宿主的mRNA更具优势。我们正试图了解这个过程是如何工作的,特别是蛋白质和mRNA是如何相互作用的,无论是在溶液中还是在固体状态下。"

关于RNA-蛋白质复合物的固体核磁共振分析的这一点是很贴切的,因为这是Carlomagno教授特别擅长的一个领域："我们在研究大型生物分子的过程中使用这种方法已经有一段时间了,因为它允许我们在分子难以进入溶液或被嵌入到膜中时获得核磁共振谱。因此,对于这类工作来说,固体核磁是我们技术工具箱的有力补充。"

从无序中提取见解

雷竞技怎么下载生物分子科学的另一方面是ProjectCarlomagnoNMR地址近数十年来, 生物元件缺乏清晰三级结构, 成为人们非常感兴趣的话题 : “这些分子长得像意大利面条, 运动像意大利面条,

SARS-COV-2相关结构与我们的工作相关,有趣的事物是 部分叠加 另一部分则异常混乱蛋白质学中 这两部分似乎有分离作用 整体分子混合通量和通量实现绑定研究蛋白质如何实现并保持如此有选择性

NMR重创结构生物学中使用的所有技术中, 只有NMR允许你学习像这个这样的失序分子测试以不同形状求解的分子的能力是完全不匹配的,我非常想用它来深入了解Nsp1异常特性。”

合作与竞争

最终结果会是什么师傅Carlomagno谨慎乐观地说 : “ 项目和计划总会随着新结果的出现而演化-因此制定长期计划是不明智的, ”她说 。最终目标将设计一种药干扰Covid-19未来必须多策略处理, 特别是对于那些无法或不愿接种疫苗者而言。”

即便Covid-19NMR财团运行不到2年,Carlomagno亲眼看到以这种方式研究的好处:“对我来说,财团的伟大之处在于它克服了科学常出现的竞争力的消极后果。”

并值得一改-我们使用同一种技术学习同样事物,由教授提供专家指导斯瓦尔贝,我们已经能够 通过大量工作 效率更高,导致加速结果举例说,我们已经能够发布结果 完全不会出现 如果我们的集团一直独立工作

这可能是模型 其余科学师傅卡洛马格诺说它需要仔细思考竞争资金和急于出版会阻扰科学家在同一领域进行简单协作同时, 一定量友盟很好地保持你主动性,在某些情况下,目标定义清晰并受益于小集团协调努力,那么是的,我认为拥有相同专长的科学家之间的合作应更多利用-只要资金容易整理自然

NMR

最后,Carlomagno教授极力强调仪器设备在促成新发现方面的重要性："虽然科学的焦点往往是我们的研究成果,但我认为我们决不能忘记仪器制造商的作用。正是他们不断努力开发具有新功能的新工具,支撑着我们解决日益复杂和具有挑战性的问题的能力。

"因此,我认为,获得最新的设备不仅对产生新的科研结果至关重要,对拓宽科学的边界和取得重大进展也至关重要。"

在撰写本文时,Teresa Carlomagno教授在德国汉诺威莱布尼兹大学生物分子药物研究中心（Biomolekulares Wirkstoffzentrum, BMWZ）担任结构生物学和结构化学教授。在此之前,她曾在法兰克福大学、拉霍亚的Scripps研究所、哥廷根的马克斯-普朗克生物物理化学研究所和海德堡的EMBL任职,研究核磁共振方法和生物分子科学的各个方面。

从2021年10月起,Carlomagno教授被任命为英国伯明翰大学生物分子核磁共振（NMR）国家设施的负责人。

布鲁克致力于支持科学家取得突破性的科学发现并开发新的应用以提升人类的生活质量。布鲁克的高性能科技仪器以及高价值分析和诊断解决方案,让科学家能够在分子、细胞和微观层面上探索生命和材料的奥秘。通过和用户的紧密合作,布鲁克致力于科技创新、提升生产力并实现用户的成功。我们的业务领域包括生命科学分子研究、应用和药物应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学、蛋白质组学研究以及临床微生物学等。