在清华大学生命科学馆204尝试室
电脑屏幕里正在演示一段
新冠病毒聚合酶和药物分子连系的动画
各人屏息看看
毗连键的角度渐渐发作了改变
病毒聚合酶活性口袋被“封锁”
没错，就是它！
那或许是
开展抗新冠病毒按捺剂的一个新构想！
近日
由清华大学医学院
饶子和传授、娄智勇传授率领的
构造生物学尝试室研究团队集智攻关
凭仗“摸索未知、勇攀顶峰”的科研精神
沉淀20年专业范畴辛勤耕作
找到了新冠病毒RNA“平安帽”的新戴法
并响应提出相关药物研发新构想
为熟悉抗新冠药物感化的新靶点、新机造
又前进了坚实的一步
帽构造是新冠病毒mRNA(信使核糖核酸)在宿主细胞内发扬功用所必须的重要构造，在新合成的mRNA的末端加上帽构造的过程被称为“加帽”。团队初次发现，新冠病毒可以操纵其转录复造复合体中的单链核酸连系卵白nsp9做为前言，介导全新的加帽过程。以此为打破口，团队看察到，核苷类抗病毒药物分子能够与nsp9连系更密切，从而干预加帽过程，并由此开展新型抗病毒药物。
以上功效的提出具有两方面重要意义：在生物学范畴，它不只是对病毒生命过程理解的重要更新，也是第一次发现以卵白量为前言来介导的RNA加帽过程，拓展了生命科学中对核酸加工的熟悉鸿沟。在医药适用范畴，研究团队还阐了然核苷类抗病毒药物按捺“加帽”过程的分子机造，在此根底上，提出了全新的“induce-and-lock”（诱导-封锁）的按捺剂设想构想。
揭秘新冠病毒RNA
加帽新机造
自狭隘的走廊向前行，路过一排排摆放整洁的玻璃器皿，科研仪器在有序运转着，一群人正在微光下埋头研究——那里就是清华大学构造生物学尝试室研究团队所在的尝试室。
团队在冠状病毒转录复造范畴持久积存19载，2020年新冠疫情爆发以来，更为熟悉病毒的生命过程、研发抗病毒药物供给了关键信息。相关功效做为国际上新冠病毒转录复造研究中最为系统、被引用最多的研究功效之一，先后被评为“2021年度中国科学十猛进展”“2021年度中国生命科学范畴十猛进展”“中国2021年度医学重要停顿”等。
清华构造生物学尝试室研究团队合影
此次发现的RNA加帽新路子，是该团队又一项重要的系统性工做。
RNA（核糖核酸）是存在于生物细胞，也存在于部门病毒、类病毒中的遗传信息载体。新冠病毒能够操纵mRNA所照顾遗传信息，批示病毒卵白量的合成，让病毒在宿主细胞中增殖，进而引发宿主疾病。
在高档生物细胞中，病毒的mRNA在参与转录复造过程中，需要“平安帽”——帽构造的保驾护航。
帽（Cap）构造
帽构造对宿主细胞和病毒保存都十分重要，它自己的感化是能够庇护mRNA的不变性，避免核酸酶对mRNA的毁坏，还可通过帽连系卵白（cap binding protein）参与mRNA与核糖体的识别，调控卵白量翻译的顺利停止。但假设是关于必需在宿主细胞中表示生命活性的病毒而言，“平安帽”却刚好起到相反感化。在其生命活动中，通过宿主或病毒本身编码的卵白量，对病毒mRNA停止加帽。因为其构造与细胞中的帽构造完全不异，除了能包管病毒卵白量的顺利翻译，还能够使宿主将病毒mRNA“误认为”是宿主核酸分子，从而逃逸宿主天然免疫的进攻。
因而，团队要从搞清晰冠状病毒核酸的加帽反响过程进手，做到从内部霸占，进而获得应对之道。
目前已知的RNA病毒中基因组更大的一种病毒就是冠状病毒。在病毒学传统认知中，冠状病毒核酸的“加帽”通过四步反响过程完成。在此根底上，研究团队发现，新冠病毒可以操纵其转录复造复合体中的单链核酸连系卵白nsp9做为前言，介导全新的加帽过程。
新冠病毒RNA加帽传统机造（左）
和本次发现的新机造（右）
“请药物进瓮”
开启抗新冠药物设想新视角
我们能否能够有的放矢，破解棋局？
颠末屡次尝试，研究团队发现了一项按捺加帽反响的可能的“利器”，那就是“induce-and-lock”（诱导-封锁）机造的提出。团队通过研究发现，治疗慢性丙肝的药品索非布韦（sofosbuvir）等核苷类抗病毒药物，可以通过类似的机造共价毗连到nsp9卵白，进而阻遏了加帽反响过程。
那是一个“请药物进瓮”的过程。“就像翻开一个口袋，按捺剂分子嵌合在袋口，再收紧，就能够更好障碍功用底物与病毒卵白量的连系路子。”当索非布韦毗连到nsp9卵白后，药物分子连系在一个称之为“Nuc口袋”的位点，诱导NiRAN构造的“S-loop”发作猛烈的构象改动，使得分子连系更密切，封锁“G口袋”中GTP分子进出的途径。
索非布韦与S-loop的感化及封锁G口袋的机造
那可谓是发现了和新冠病毒对战的“新打法”。
与病毒的特有靶点巧妙连系，再通过构象改动让按捺剂分子紧紧“绑缚”住病毒卵白量，让它不再发扬功用——那不单为熟悉核苷类抗病毒药物的感化机造供给了全新视角，还为我们展现了一种“induce-and-lock”的全新的药物设想机造，为有效征服传统耐药性的问题，进一步开展高亲和力、全新的抗病毒药物供给了一个全新的根究标的目的。
征服“苍茫时刻”
做本身研究范畴的领头兵
做为核心成员之一，清华大学博士生黄羽岑坐在素材堆叠的尝试台前。“我从本科就在清华大学进修，不断到博士。”她表达，清华大学能给学生供给的平台和抉择都良多，是对技能和常识面的全方位培育提拔。“从本科时我就能接触良多学术大拿的讲座和课程，尝试室对本科生也都抱持欢送的立场。”
“此次研究的对象是卵白复合体。为了包管尝试成果切确，要庇护研究对象不变性，包罗热不变性、抗化学变性剂的化学不变性和抗卵白酶的抗降解不变性等要素。我们决定将5个组分分隔操做提纯，再同一时间点停止组合，如许能更好保留样品的形态。难度就是，每种卵白量的纯化过程差别，协调工序后，发现仅完成一次如许的过程，就需要三天半的时间。”即使如斯也其实不能包管每次合成的样品在看察阐发后，能到达预期的效果。
整个过程就如许历时9个月完成，一周两次操做，而每一次组合的当天，各人都要从早上7点工做到凌晨3点。优化后的样品是液态，需要递送到上海，再停止冷冻电镜的数据搜集及处置。即使如斯团队成员们仍是迎难而上，完成了搜集和阐发工做，获得量量很高的数据，包管了工做推进。
“leading science”是团队所秉承的学术目标——做本身研究范畴的领头兵。面临新冠肺炎疫情的严格考验，团队将以此次研究功效为靶点，迎难而上，协做研发针对新冠病毒的小分子药物，为全面提拔科研立异才能、战胜新冠肺炎疫情做出清华人应有的奉献。
10月5日，相关功效以“新型冠状病毒RNA加帽过程新机造及核苷类似物对其按捺机造的研究”为题在《细胞》（Cell）在线颁发。那是该团队在病毒转录复造机造的研究中，继在2020年、2021年在《科学》、《细胞》期刊上持续颁发五项相关功效后的又一重要的系统性工做。
论文链接：
文排版 | 孙东临
编纂 | 方锶
精
彩
回
顾
▲地震后，她立志要建更安稳的房子
▲他捐赠了全数奖励金，是为了……
▲C919中的清华力量！
▲清华那里，即将大变身！
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