研究人员发现了M蛋白如何成为SARS-CoV-2病毒球形结构的关键

几个世纪以来，冠状病毒引发了多次健康危机和经济挑战，传播 COVID-19 的冠状病毒 SARS-CoV-2 就是最近的一个例子。 SARS-CoV-2 中的一种小蛋白质，即膜蛋白或 M 蛋白，是含量最丰富的，在病毒获得球形结构的过程中发挥着至关重要的作用。 尽管如此，这种蛋白质的特性尚不清楚。

M蛋白的创新研究

由加州大学河滨分校的物理学家领导的一个研究小组设计了一种制造大量 M 蛋白的新方法，并描述了该蛋白与细胞膜（包膜或“皮肤”）的物理相互作用。 病毒。 该团队的理论建模和模拟显示了这些相互作用如何可能导致病毒自我组装。

研究人员在今天发表在《科学进展》上的论文中报告说，当与 SARS-CoV-2 上的刺突蛋白相邻的 M 蛋白卡在膜中时，它会通过局部减少膜厚度来诱导膜弯曲。 这种曲率的诱导导致了 SARS-CoV-2 的球形。

从左到右：Roya Zandi、Thomas Kuhlman 和 Umar Mohideen。 图片来源：加州大学河滨分校库尔曼实验室

“如果我们能够更好地了解病毒如何自我组装，那么原则上我们就可以想出方法来阻止这一过程并控制病毒的传播，”物理学和天文学助理教授托马斯·E·库尔曼(Thomas E. Kuhlman)说。 领导了该研究项目。 “M 蛋白之前一直抵制任何类型的表征，因为它很难制造。”

Kuhlman和他的同事通过使用大肠杆菌作为“工厂”来大量制造M蛋白，从而克服了这一困难。 他解释说，虽然大肠杆菌可以产生大量的 M 蛋白，但这些蛋白质往往会在大肠杆菌细胞中聚集在一起，最终杀死它们。 为了规避这一挑战，研究人员诱导大肠杆菌细胞产生小泛素相关修饰蛋白（SUMO）以及 M 蛋白。

突破性技术

“在我们的实验中，当大肠杆菌产生 M 蛋白时，它同时产生 SUMO，”Kuhlman说。 “M 蛋白与 SUMO 蛋白融合，从而防止 M 蛋白彼此粘连。 SUMO 蛋白相对容易通过另一种蛋白简单地切断来去除。 M 蛋白由此被纯化并从 SUMO 中分离出来。”这项工作为驱动 SARS-CoV-2 病毒组装的机制提供了基本见解。

“由于 M 蛋白也是其他冠状病毒的组成部分，我们的研究结果提供了有用的见解，可以增强我们的理解，并有可能不仅在 SARS-CoV-2 中，而且在其他致病性冠状病毒中干预病毒形成。”

未来发展方向

接下来，研究人员计划研究 M 蛋白与其他 SARS-CoV-2 蛋白的相互作用，以潜在地破坏这些与药物的相互作用。

Kuhlman与加州大学河滨分校的物理学家 Roya Zandi 和 Umar Mohideen 一起参与了这项研究。 Kuhlman负责制造 M 蛋白。 Mohideen 是一位杰出的物理学和天文学教授，他使用原子力显微镜和低温电子显微镜来测量 M 蛋白如何与膜相互作用。 Zandi 是病毒组装专家、物理学和天文学教授，他开发了 M 蛋白如何相互作用以及与膜相互作用的模拟。

该论文的其他合著者包括加州大学河滨分校的 Yuanzhong Zhu、Siyu Li、Michael Worcester、Sara Anbir、Pratyasha Mishra； 以及加州大学默塞德分校的 Joseph McTiernan、Michael E. Colvin 和 Ajay Gopinathan。 共同第一作者张和安比尔对这项工作做出了同等贡献。

该研究得到了加州大学总统办公室的资助，旨在调查 COVID-19 病毒如何自我组装。

该研究论文的标题是“脂质双层内 SARS-CoV-2 膜蛋白的合成、插入和表征”。

编译自:ScitechDaily