Kennen Sie Ihre Zielgruppe: die Grundlegende Wissenschaft ist, führt uns zum Corona-Virus-Impfstoffe

Die aktuelle Pandemie, und vielleicht noch wichtiger ist der nächste, geschlagen werden im Labor durch starke fundamentale Wissenschaft, das darüber informiert, intelligente medizinische Antworten und der öffentlichen Ordnung.

Weltweit, die Forschung ist verzinkt, um gegen diesen virus: Forscher entwickeln Möglichkeiten zur Wiederverwendung die persönliche Schutzausrüstung, Erarbeitung von besseren Behandlungen für … o infiziert wurden, die Schaffung von Impfstoffen und versuchen zu verstehen, was machen … dieses virus so tödlich.

Eine der wichtigsten Fragen in der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie ist, dass wir einfach nicht verstehen, warum SARS-CoV-2—der coronavirus verursacht die Krankheit so gefährlich ist. Wir wissen, dass seine tödliche Natur ist eine Funktion von kleinen genetischen Veränderungen, Mutationen genannt, die unterscheiden es von anderen Viren. Aber welche Mutationen?

SARS-CoV-2 ist ein enger verwandter des SARS-CoV, das virus, das verursacht die 2003 SARS-Ausbruch, aber auch zwischen diesen eng Verwandte Viren gibt es rund 6.000 genetische Unterschiede (und Schreibe 20 Prozent des Genoms). Zwischen diesen zwei SARS-Viren und andere, weit weniger tödlich Coronaviren gibt es noch mehr Mutationen.

Tödliche Variationen

Welche dieser Veränderungen oder eine Kombination aus diesen änderungen lässt SARS-CoV-2 so tödlich? Dieses virus hat 14 Gene in seinem Genom Kodieren für 27 Proteine. Proteine sind Ketten von Aminosäuren und den 6.000 genetischen Unterschiede ergeben sich in 380 Aminosäure-änderungen. Es ist die Veränderungen im Aminosäuren-und was diese änderungen haben auf die protein-Funktion, die geben jedem virus seinen einzigartigen Charakter.

SARS-CoV-2 ist, wie andere Coronaviren, eine Kugel mit Stacheln strahlenförmig aus ihm heraus. In elektronenmikroskopischen Aufnahmen, diese spikes bilden eine Krone—corona, die diese Viren Ihren Namen. Eine Infektion, die Spitzen zu befestigen, um menschliche Zellen und Kontrolle der virus-Gene, die Eingabe der Zellen. Verschiedene coronavirus spikes binden an verschiedene Rezeptoren auf der Zelloberfläche. SARS-CoV-2 und SARS-CoV, zum Beispiel, binden an verschiedene Rezeptoren, als das MERS-virus, die in verschiedenen Pathologien.

Jedes virus hat seine eigene form dieser spikes, und diese große Menge an variation in diesen spikes ist eine Herausforderung, und eine mögliche Lösung für die Schaffung einer SARS-CoV-2-Impfstoff. Impfstoffe wirken, indem training Ihr Immunsystem zu erkennen ein antigen, einen bestimmten Aspekt des einen Eindringling.

Eine Herausforderung für die Schaffung einer SARS-CoV-2-Impfstoff, oder jede Impfung, ist, weil virus Oberflächen variieren so viel, Antigene zu ändern und ein Impfstoff gegen einen virus nicht erkennt, eine andere. Aber, wenn wir identifizieren können, etwas, das wir kennen, ist auf der Oberfläche des virus, können wir vielleicht schaffen, dass der Impfstoff das antigen. Mit SARS-CoV-2, mit seiner einzigartigen spike ist so ein Kandidat und die Arbeit die Charakterisierung der spike ist im Gange.

Spiky Wissenschaft

Warum gehen die verschiedenen Spitzen haben unterschiedliche Biologie? Die spikes sind Proteine, und die Unterschiede in spike verbindlich, Form und Funktion der Aminosäure ändert sich, aber wir wissen nicht, welche. In Teil, ist unser Mangel an Verständnis spiegelt unsere Unwissenheit, wie Aminosäure-änderungen betreffen protein in Form und Funktion. Dies ist, wo grundlegende Wissenschaft kommt.

Meine Arbeitsgruppe erforscht, wie Aminosäure-Substitutionen ändern protein-Funktion und Biologie: die genaue Sache, die wir nicht verstehen, über die variation in SARS-CoV-2. Wir studieren ein protein, das sogenannte Malat-Enzym wandelt die Chemische Verbindung Malat zu Pyruvat in der im wesentlichen alle lebenden Organismen, einschließlich Drosophila melanogaster, die Taufliege, mit der wir arbeiten.

Wie jedes protein, Drosophila Malat-Enzym ist eine Kette von Aminosäuren gefaltet in eine dreidimensionale form. Sie können dieses Bild als ein ball aus Gummibändern, wenn Sie die Gummibänder waren alle eine lange Schnur, und der ball war nicht unbedingt Runde. Das nicht-Runde ist dabei ein wesentlicher Aspekt; die Form eines proteins ist abhängig von der Aminosäuren in dieser Kette.

Ein protein seine Form wird bestimmt durch die Sequenz der Aminosäuren-packs. Änderung einer Aminosäure, und ändern Sie die Form und die Form bestimmt, wie Proteine arbeiten. Diese Hierarchie—Aminosäuren bestimmen die Form, die Form bestimmt die Funktion—hält, ob wir uns ein Stoffwechsel-Enzym oder einer viralen spike-proteins.

Drosophila – Malat-Enzym besteht aus fast 600 Aminosäuren, sondern der gesamten Spezies, nur zwei von diesen immer Verschieden. Auf der ersten Seite, die beiden Aminosäuren, die wir finden, Alanin oder Glycin, sind ziemlich ähnlich zu einander, aber ersetzen zwischen den beiden tatsächlich Veränderungen der Enzym-Aktivität um fast 30 Prozent, was eine große Sache in der Biologie. Ein genauerer Blick auf diese Website erklären kann, der Unterschied in der Wirkung.

Es ist an der Kante der aktiven Seite des proteins, die Tasche, in der das Enzym bricht Malat und Teil einer helix, einem Wirbel von Aminosäuren bilden eine Wendeltreppe-wie Struktur. Alanines Spiralen aber glycines nicht. 30 Prozent Unterschied in der Wirkung scheint durch eine etwas kürzere oder längere Spirale, ein kleine Unterschied führt zu einer subtilen Veränderung in der Form, aber doch sehr unterschiedliche Biochemie.

Die zweite Seite erzählt eine andere Geschichte. An diesem Standort werden die beiden Aminosäuren, Leucin oder Methionin, sind auch ziemlich ähnlich zu einander, aber wieder sehen wir einen Unterschied in der Biochemie, der hier über 40 Prozent unterscheiden sich … Enzym bindet an Malat. Der zweite Standort ist nicht besonders in der Nähe von irgendeiner bekannten Struktur, sondern ist in einer region des proteins, in denen die Aminosäuren liegen, unten in einem Bogen, der Interaktion bilden eine gefaltete Oberfläche ähnlich wie ein Faltenrock. Der feine Unterschied zwischen Leucin und Methionin wahrscheinlich ändert sich die Form dieses Blattes, wodurch der Unterschied in der Bindung Biochemie.

Verständnis sowohl der diese kleinen Unterschiede hilft uns zu verstehen, wie Aminosäure-variation führt zu Veränderungen in der protein-Funktion und bringt uns näher an die Vorhersage, wie sich andere änderungen in anderen Proteinen, wie eine virale spike, verändern Ihre Funktion.

Grundlegende Verständnis

Grundlagenforschung ist die basis von viel von der Arbeit zu entwickeln, die eine SARS-CoV-2-Impfstoff. Forschung von den Labors rund um den Globus wird uns immer näher zu schlagen, die nächste Pandemie. Unser fly-Arbeit ist ein kleiner Teil dieses Prozesses. Wie wir besser und besser auf das Verständnis der protein-Variante, zum Beispiel, bekommen wir besser in die Gestaltung neuer Impfstoffe und möglicherweise Vorhersagen, welche Viren das Potenzial haben, tödlich zu sein.