新冠肺炎疫情已經(jīng)兩個(gè)多月，人們對(duì)新冠病毒的認(rèn)知還十分有限，而且其變異一直在發(fā)生，內(nèi)部的交流機(jī)制也成為研究人員們?nèi)ヌ魬?zhàn)揭曉的眾多“謎底”之一。

今年2月，伍斯特理工學(xué)院（WPI）生物信息學(xué)研究員德米特里·科金（Dmitry Korkin）及其同事利用生物信息學(xué)手段通過研究新型冠狀病毒的結(jié)構(gòu)基因組和互作組，揭示了病毒蛋白進(jìn)化層面的功能保守區(qū)域。該研究對(duì)病毒蛋白的3D結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的同源建模分析，通過模型對(duì)比的方法預(yù)測(cè)了蛋白互作復(fù)合體，構(gòu)建了病毒大分子相互作用網(wǎng)絡(luò)，為對(duì)抗新型冠狀病毒的藥物設(shè)計(jì)提供了蛋白結(jié)構(gòu)參考，并于2月14日發(fā)布在bioRxiv等平臺(tái)上供全球共享。近日，他們又在前沿的《病毒雜志》（Viruses Journal）上發(fā)表了有關(guān)該主題的論文。

該研究論文題為“SARS-CoV-2的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)揭露病毒蛋白的進(jìn)化保守功能區(qū)”（Structural Genomics of SARS-CoV-2 Indicates Evolutionary Conserved Functional Regions of Viral Proteins）。

該團(tuán)隊(duì)利用生物信息學(xué)和分子建模來重建主要病毒的3D結(jié)構(gòu)，并揭示蛋白質(zhì)及其與人蛋白質(zhì)的相互作用。

上圖為結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和相互作用組學(xué)路線圖。顯示了針對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表征的單個(gè)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合物，以及來自蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（PDB）的模板的PDB ID。

具體來說，研究小組發(fā)現(xiàn)了3種嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征（SARS）分離株或標(biāo)本，它們與新冠肺炎（COVID-19）類似，新冠肺炎是一種新的冠狀病毒引起的新疾病，在人類中從未見過。而SARS是2003年發(fā)現(xiàn)的一種病毒，也引起了全世界的感染，并造成大量死亡。

科爾金和他的研究小組得出了三個(gè)初步結(jié)論，這些結(jié)論可能對(duì)病毒建模和幫助科學(xué)家進(jìn)行未來的藥物發(fā)現(xiàn)有幫助。首先，他們確定與人類SARS病毒和其它相關(guān)動(dòng)物病毒相比，構(gòu)成新型冠狀病毒的蛋白質(zhì)變化不是均勻分布的，而是經(jīng)常在蛋白質(zhì)表面形成“簇”。

其次，他的小組發(fā)現(xiàn)“刺突蛋白”區(qū)域與SARS中的同一區(qū)域非常不同，這表明現(xiàn)有的SARS疫苗可能并不有效，人們需要一種新疫苗。

同時(shí)，研究小組得出的第三個(gè)結(jié)論是，先前開發(fā)的SARS抗病毒藥物候選者靶向的區(qū)域非常完整，這表明對(duì)這些藥物進(jìn)行重新利用是可能的。

Dmitry Korkin表示，這項(xiàng)計(jì)算工作的目標(biāo)是雙重的——其一是使結(jié)構(gòu)路線圖和相關(guān)發(fā)現(xiàn)完全可供研究團(tuán)體使用；其二是幫助實(shí)驗(yàn)科學(xué)家破譯與新冠病毒感染、疫苗開發(fā)、治療有關(guān)的分子機(jī)制，以及抗病毒藥物的發(fā)現(xiàn)。

該項(xiàng)研究得到了兩項(xiàng)贈(zèng)款的支持。美國國家科學(xué)基金會(huì)專注于計(jì)算基因組學(xué)，美國國立衛(wèi)生研究院為期兩年的研究基金則專注于研究突變對(duì)蛋白質(zhì)介導(dǎo)的相互作用的影響。

參考來源：https://www.mdpi.com/1999-4915/12/4/360

https://www.wpi.edu/news/wpi-researcher-s-paper-covid-19-published-viruses-journal

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