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抗病毒药物

由布鲁诺·凯斯蒙特提供的主图片。

随着世界的反对违反Covid-2019爆发 - 现在正式宣布大流行疫苗和抗病毒药物的竞争正在进行,这些药物可以帮助控制病毒。

全球挑战呼吁全球行动,以及华盛顿大学蛋白质设计研究所正在使用蛋白质折叠游戏,命名Foldit,让每个人都加入战斗。

这款游戏要求玩家通过创造一种蛋白质结构来解决谜题,这种蛋白质结构能够以特定的方式与另一种蛋白质相互作用。IDP正在挑战他们的蛋白质折叠游戏玩家,用一些大的东西:结合冠状病毒的蛋白质,它用于感染人体细胞 - 开发新的抗病毒药物的第一步。

“蛋白质在身体中做了一切,”IPD的研究科学家Brian Koepnick说。蛋白质由氨基酸链制成,特异性蛋白质引起身体内部的各种作用,从代谢食物到弯曲肌肉。

“我们看到解决这个问题的许多不同的解决方案。这是折叠的主要优势;我们坚强的西装。“

布鲁诺Kestemont

冠状病毒与更多蛋白质镶嵌而不是热门型带。(名称“Corona”实际上来自蛋白质尖峰的晕圈响起了病毒外部的蛋白质峰值。)这些蛋白质与细胞上的特定蛋白质匹配,病毒进化到感染。当病毒检测到人细胞上的这些蛋白质中的一种时,它与它结合,允许病毒在内部滑倒(纽约时报有一个很好的图表)。

一旦进入细胞,病毒就会控制细胞进行自我复制,然后用不同的蛋白质逃逸(有时会破坏细胞)。

Foldit的拼图挑战玩家创造一种可以坚持病毒尖峰的蛋白质,在它依附于人类细胞之前。这种蛋白质将有助于研究人员创造可能预防病毒感染人体细胞的抗病毒药物 - 或者至少减慢它。

抗病毒药物不是疫苗,疫苗训练免疫系统识别威胁,并在看到威胁时消灭它们。它们也不像杀菌剂抗生素,后者实际上会寻找并消灭细菌。相反,抗病毒药物被设计用来干扰病毒的复制周期,佛罗里达大学抗病毒药效学实验室的项目主任阿什利·布朗说。

布朗说,目标是完全停止病毒复制。“它更沿着慢慢复制的线条,以允许免疫系统进入并做到需要做的事情。”

抗病毒药物可以针对复制周期的任何部分。有些是为了防止病毒侵入,有些是为了防止病毒逃逸,有些是为了确保细胞不能以病毒需要的方式工作。

“我们只是试图破坏冠状病毒感染人类细胞的正常方式,”科普尼克说。

科普尼克说,困难之处在于,制造蛋白质的氨基酸组合数量之多,足以让人难以置信(*查看底部,看看哪怕是微小的蛋白质也有多少种可能性!)如此众多的潜在答案使得找到确切的蛋白质结构变得困难。

“成为一个为拯救人类做出贡献的人(或组织)将是一个梦想。”

布鲁诺Kestemont

这是你进来的地方。IPD的解决方案是尽可能多地试图尽可能地弄清楚潜在的抗病毒药品最好的蛋白质。通过IPD分析了玩家提出的最好的蛋白质结构,并通过它们的步伐;希望在于他们在比赛中可以在现实生活中工作。

Kopenick说,Foldit的大多数玩家没有蛋白质或某种生物化学学位的经验。而这种缺乏特定训练实际上是一种优势。

“我在2012年在科学新闻杂志(La Recherche)中看到一篇论文的纸张开始玩,他们表示发现了一场视频游戏的球员 - 仅在一周内 - 挑战科学家大约10年的蛋白质的结构,”Bruno Kestemont说,一个比利时折叠球员,其答案在独奏类别中赢得了一系列尖刺蛋白问题。

抗病毒药物

Bruno Kestament的第6位设计为Soloist类别的折叠式冠状病毒拼图。信用:布鲁诺思维蒙特

“我们看到非常有创意的解决方案,”Koepnick说。“我们看到解决这个问题的许多不同的解决方案。这是折叠的主要优势;我们坚强的西装。“

这次的问题是:该死的刺突蛋白。这是一个特别棘手的刺突蛋白结合,Koepnick说。蛋白质结构可以包含亲水和/或疏水的氨基酸。讨厌水的氨基酸喜欢彼此粘在一起,而这些粘着的地方是连接蛋白质的最好方式。

但是,SARS-COV-2019(导致Covid-19的病毒的官方名称是棘手的,因为它的尖刺蛋白不是特别粘稠的。根据Koepnick的说法,有一些好消息:只需要封锁一些部分的钉子。如果蛋白质可以阻断右位,它可能是抗病毒药物的基础。

布朗说,即使在一种有希望的蛋白质被鉴定出来之后,抗病毒药物的开发也面临着一些巨大的障碍。研究人员必须确保药物到达它需要去的地方,并且蛋白质不会像我们自己的血细胞那样与它们不该结合的地方结合。他们需要确保抗病毒药物不会造成副作用或潜在的人体细胞损害。因为病毒是如此专门化,它们需要设计出有针对性的药物。

当然,抗病毒药物需要得到资助(最好是爆发后没有发生过)。这一切都增加了昂贵且耗时的过程 - 并且病毒有一个大头开始。

“在这样一个紧迫的问题上工作总是令人兴奋的。当我们在这样的谜题上工作时,更好的球员回来了。“

布鲁诺Kestemont

挑战和机会,以某种天生的方式,为冠状病毒抗病毒药物——不仅对Koepnick和Foldit的创造者有意义,对参与者也有意义。这不是他们第一次处理现实世界的问题。之前的谜题有埃博拉和阿尔茨海默氏症等棘手问题。

“当然,处理这样一个紧急的问题总是令人兴奋的。当我们致力于这类谜题时,更多优秀玩家会回到游戏中。”

“成为一个‘为拯救人类做出贡献’的人(或组织)将是一个梦想。’但我们知道,要解决这一难题,找到药物,治愈这种疾病,还有很长的路要走。”

适度蛋白由100个氨基酸组成,有1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000,0000年可能的组合!

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