科学家尝试使用核磁共振波谱 (NMR)构建SARS-CoV-2分子的三维结构

当 SARS-CoV-2 病毒发生突变时,这最初仅意味着其基因蓝图发生了变化。例如,该突变可能导致氨基酸在病毒蛋白的特定位点发生交换。为了快速评估这种变化的影响,病毒蛋白的三维图像非常有帮助。这是因为它显示了氨基酸的转换是否会对蛋白质的功能或与潜在药物或抗体的相互作用产生影响。

歌德大学核磁共振设备

科学家 Martin Hengesbach(左)和 Andreas Schlundt 在德国法兰克福歌德大学的核磁共振 (NMR) 光谱仪上。图片来源:德国法兰克福歌德大学的 Uwe Dettmar

80% 的SARS-CoV-2蛋白。实验室生产——可用于全球研究的协议——德国法兰克福歌德大学形成了来自 17 个国家的研究网络中心。

当 SARS-CoV-2 病毒发生突变时,这最初仅意味着其基因蓝图发生了变化。例如,该突变可能导致氨基酸在病毒蛋白的特定位点发生交换。为了快速评估这种变化的影响,病毒蛋白的三维图像非常有帮助。这是因为它显示了氨基酸的转换是否会对蛋白质的功能或与潜在药物或抗体的相互作用产生影响。

法兰克福歌德大学和达姆施塔特工业大学的研究人员从大流行一开始就开始在国际上建立联系。他们的目标:使用核磁共振波谱 (NMR) 描述 SARS-CoV-2 分子的三维结构。在核磁共振光谱中,分子首先用特殊类型的原子(同位素)标记,然后暴露在强磁场中。然后可以使用 NMR 以高通量详细查看潜在活性化合物如何与病毒蛋白结合。这是在歌德大学的生物分子磁共振中心 (BMRZ) 和其他地方完成的。然而,基本的先决条件是生产大量高纯度和稳定性的蛋白质,并且它们的折叠正确,以进行大量测试。

该网络由歌德大学有机化学与化学生物学研究所的 Harald Schwalbe 教授协调,横跨全球。制定蛋白质生产实验室协议已经是第二个里程碑。除蛋白质外,该病毒还由RNA组成,该联盟去年已经使 SARS-CoV-2 的所有重要 RNA 片段都可以使用。凭借 129 位同事的专业知识,现在已经可以完全生产和纯化 SARS-CoV-2 近 30 种蛋白质中的 23 种,或作为“在试管中”的相关片段大量生产和纯化。

为此,这些蛋白质的遗传信息被整合到小的环状DNA 片段(质粒)中。然后将这些质粒引入细菌中用于蛋白质生产。一些特殊的蛋白质也在无细胞系统中产生。这些蛋白质在分离和富集后是否仍然正确折叠,除其他外,通过核磁共振光谱得到证实。

歌德大学有机化学和化学生物学研究所的 Martin Hengesbach 博士解释说:“我们已经分离出 SARS-CoV-2 蛋白的功能单元,这样它们的结构、功能和相互作用现在可以由我们自己表征和别的。为此,我们的大型联盟提供了工作协议,使世界各地的实验室能够快速、可重复地研究 SARS-CoV-2 蛋白以及即将出现的突变体。从一开始就分发这项工作是我们最重要的优先事项之一。除了协议之外,我们还免费提供质粒。”

歌德大学分子生物科学研究所的 Andreas Schlundt 博士说:“通过我们的工作,我们正在加速全球寻找活性剂:配备这项工作的科学实验室不必首先花费几个月的时间来建立和优化系统SARS-CoV-2 蛋白的生产研究,但由于我们精心制定的协议,现在可以在两周内开始他们的研究工作。鉴于 SARS-CoV-2 的众多突变即将到来,获得在实验室研究病毒的可靠、快速和完善的方法尤为重要。例如,这也将促进对所谓的 SARS-CoV-2 辅助蛋白的研究,这些蛋白仍未得到充分研究,但也在突变的发生中发挥作用。”

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与此同时,核磁共振联盟的工作仍在继续:目前,研究人员正在努力寻找病毒蛋白是否可以与潜在药物结合。

研究工作由德国研究基金会和歌德冠状病毒基金资助。歌德大学的衍生公司 Signals 支持了高强度的后勤工作和不断交流研究结果。

伙伴:

巴西

  • 巴西里约热内卢联邦大学国家核磁共振中心 (CNRMN, CENABIO)
  • 巴西里约热内卢联邦大学医学生物化学研究所
  • 多学科生物学研究中心 (NUMPEX),Duque de Caxias,里约热内卢联邦大学,Duque de Caxias,巴西
  • 巴西里约热内卢联邦大学化学研究所
  • 多用户生物分子创新中心 (CMIB),物理系,圣保罗州立大学 (UNESP),巴西圣若泽杜里约普雷图
  • 毒理学实验室,奥斯瓦尔多克鲁兹基金会 (FIOCRUZ),巴西里约热内卢

关联产品: 显微镜附件

法国

  • 分子微生物学和结构生物化学 (MMSB),UMR 5086,CNRS/里昂大学,法国
  • 格勒诺布尔阿尔卑斯大学,CNRS,CEA,IBS,格勒诺布尔,法国 德国
  • 有机化学和化学生物学研究所,法兰克福歌德大学,德国
  • 德国法兰克福歌德大学生物分子磁共振中心 (BMRZ)
  • 分子生物科学研究所,法兰克福歌德大学德国
  • 生物化学研究所,法兰克福歌德大学德国
  • 德国法兰克福歌德大学药物化学研究所
  • 生物物理化学研究所,法兰克福歌德大学,德国
  • BMWZ 和德国汉诺威莱布尼茨大学有机化学研究所
  • 基于 NMR 的结构化学组,亥姆霍兹感染研究中心,德国不伦瑞克
  • 结构基因组学联盟,布赫曼分子生命科学研究所 (BMLS),德国
  • Signals GmbH & Co. KG,法兰克福,德国
  • 莱布尼茨老龄化研究所 – 德国耶拿弗里茨利普曼研究所 (FLI)
  • IBG-4,卡尔斯鲁厄理工学院,德国卡尔斯鲁厄
  • 生物系,达姆施塔特工业大学,达姆施塔特,德国
  • 生物化学和生物技术研究所,查尔斯坦福德蛋白质中心,马丁路德大学哈勒维滕贝格,哈勒/萨勒,德国。

金相评级标准:工具钢热处理第五级别金相图谱(1-3级)

工具钢的使用寿命与其热处理的质量密切相关,工具钢的热处理特点是预先热处理多为球化退火,以 获得均匀并且粒度适中的球化组织,最终热 处理则是淬火加低温回火.

希腊

  • 希腊帕特雷大学药学系

意大利

  • 结构生物学和生物物理学部,Fondazione Ri.MED,巴勒莫,意大利
  • 意大利塞斯托菲奥伦蒂诺佛罗伦萨大学磁共振中心 (CERM)
  • 意大利塞斯托佛罗伦萨大学化学系“Ugo Schiff”

拉脱维亚

  • 拉脱维亚生物医学研究中心,里加,拉脱维亚
  • 拉脱维亚有机合成研究所,里加,拉脱维亚

瑞士

  • 瑞士联邦理工学院物理化学实验室,苏黎世联邦理工学院,苏黎世,瑞士西班牙
  • “罗卡索拉诺”物理化学研究所 (IQFR),西班牙国家研究委员会 (CSIC),西班牙塞拉诺

美国

  • 分子病毒学研究所,威斯康星大学麦迪逊分校,WI,美国
  • 美国加州大学尔湾分校化学系
  • 化学物理实验室,国家糖尿病和消化性肾脏疾病研究所,美国国立卫生研究院
  • 分子、细胞生物医学科学系,新罕布什尔大学达勒姆新罕布什尔州美国
  • 分子生物学和生物化学系,加州大学尔湾分校,加利福尼亚州,美国
  • 分子生物学和生物物理学系,UC 72 onn Health,法明顿康涅狄格州,美国

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