无菌病毒实验室
来源:boonchai wedmakawand/Getty Images

弗吉尼亚大学(UVA)医学院的研究人员以及中国和波兰的合作者开发了一个名为virusMED(病毒金属结合位点、表位和药物结合位点)的数据库,作为一个免费可用的资源,帮助加快病毒疾病疫苗和治疗的开发。通过访问https://virusmed.biocloud.top门户网站virusMED列出了关于75种不同病毒科的800多种病毒株的原子结构和潜在脆弱性的一切已知信息,包括SARS-CoV-2、流感、埃博拉和HIV - 1。

“与COVID-19的战斗还没有结束,但我们已经迫不及待地开始为下一次大流行做准备,”弗吉尼亚大学分子生理学和生物物理学哈里森杰出教授Wladek Minor博士说。“VirusMED是向先进信息系统迈出的一步,该系统将具有不同专业知识的研究人员聚集在一起,以应对复杂的生物医学挑战。virusMED中包含的信息将帮助许多学科的病毒研究人员,特别是那些从事药物设计或抗病毒治疗的研究人员。我们提供新颖的结构分析,并整合来自各种资源的相关信息,以提供蛋白质最重要和脆弱区域的全面图像。”

次要和合作者报道了病毒med的发展IUCrJ,发表了一篇题为《virusMED:病毒蛋白热点图谱几位合作者,包括首席研究员郑和平博士,都曾是弗吉尼亚大学Minor实验室的学生和成员。

作者解释说,当病毒表面蛋白与宿主细胞上的受体相互作用时,病毒感染就开始了,然后通过不同的机制入侵目标细胞。金属结合位点、抗原表位和药物结合位点被称为病毒蛋白的热点,它们控制着病毒与宿主的相互作用,为新药和疫苗的开发提供了良好的起点。

Minor说,以前,有关病毒数据的知识收集是通过多种资源传播的,而且往往是“竖井”的,因此不容易访问。研究小组指出,目前已经有许多非常好的数据库集中于药物-基因相互作用和耐药性等方面,并且有一些关于病毒蛋白质的表位、小分子结合位点和金属结合位点的信息“分散在6个其他资源中”。虽然也有专门研究毒力因子-宿主相互作用或病毒-宿主相互作用的数据库,以及研究特定类型病毒分子间相互作用的资源,研究人员指出:“目前还没有可用的数据库系统地索引所有病毒蛋白质结构的热点和分子间相互作用,这可能为设计针对病毒感染的候选药物提供一个框架。”

该数据库旨在将关键信息类型,包括关于病毒种类和毒株、宿主、病毒蛋白质和抗体的广泛信息,以及fda批准的药物,以及其他重要的科学数据,放在一个位置,让科学家触手可及。“virusMED…是一个丰富的互联网应用程序,基于7041个实验确定的病毒蛋白质结构的热点周围原子相互作用的数据库。[有]来自75个病毒科805个病毒株的25306个热点,包括流感病毒、HIV-1和SARS-CoV-2病毒…本文描述的病毒蛋白质结构的热点是有利于小分子或其他大分子结合的局部序列和结构特征。”通过virusMED,研究人员可以根据病毒或他们感兴趣的热点来浏览信息。

识别和表征病毒蛋白和相应受体结合界面的热点,是进一步研究病毒致病分子机制的重要一步,也是对用于病毒诊断和治疗策略的分子制剂的合理设计。

研究人员认为,这种蛋白质潜在威胁的新全景将帮助科学家快速有效地应对下一个准备对人类造成严重破坏的病原体。Minor和他的合作者将该资源与谷歌Maps进行了比较,因为谷歌Maps组织和注释了一种病毒的主要关注点,科学家可以将其用作药物和疫苗开发的路线图。“就像谷歌Maps组织和注释感兴趣的点一样,virusMED展示每个病毒蛋白质上单个热点的位置,并创建一个图集,新特征的功能位点可以被放置在上面,因为它们正在被发现,”团队指出。

Minor实验室研究人员大卫·库珀博士表示:“为治疗COVID-19开发的最具前景的菌株无关抗体疗法之一,利用这类信息改进了从2003年感染非典病毒的幸存者身上分离出来的独特抗体。”“人们对快速的药物和疫苗设计感到惊讶,但他们没有意识到,今天的研究人员是建立在几十年前的研究基础上的。”

“我实验室的目标之一是制造其他科学家可以使用的工具。我们关注森林,并找到方法帮助其他人关注树木,”Minor补充道。“创造资源并不迷人,但科学的最终目标是让生活更美好。”正如研究人员得出的结论,“virusMED门户…可以作为一个窗口为病毒研究的许多领域一种宝贵的资源和发挥重要作用的理性设计新的预防和治疗药物针对病毒感染…等数据库的创建和发布virusMED只是改变,研究人员的第一步与未来的科学信息互动。”

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