张伯礼、施一公、李兰娟等齐点赞!新冠病“完整结构图”到底有多牛?

本篇文章主要给大家讲解一下张伯礼、施一公、李兰娟等齐点赞!新冠病“完整结构图”到底有多牛?,和新冠肺炎病图片介绍的题,希望对各位有所帮助。

科技日报编辑张家兴

“希望大家能够好好看看这篇文章,它确实给了人们很多思考新冠病进化的启发。”9月19日,在一次学术研讨会上,“人民英雄”国家荣誉称号获得者、中国工程院院士张伯礼展示了新型冠状病的完整结构图。

张伯礼说,这是清华大学一群从事结构生物学的年轻人的工作。让人读后倒吸一口凉气。他们非常清楚地解析了病的整个子结构。

这是一幅什么样的图画?他居然能够跨界,获得张伯礼院士的CALL。

不仅如此,据悉该研究得到了中国科学院院士施一公、中国工程院院士李兰娟的大力支持,并得到了女神级颜宁的力促结构生物学家,“不要找借口,3天内写出论文”。

9月20日,科技日报编辑迫不及待前往清华大学结构生物学高精尖创新中心李赛研究员课题组一探究竟。

对整个病进行“CT”检查

由内而外展现你的“最真实的一面”

9月15日,《细胞》在线发表清华大学李赛团队、李兰娟院士团队的研究成果《新冠病的分子结构》。通过冷冻电镜断层扫描技术,新型冠状病被“了解”了。

冷冻电镜?结构分析?听到这两个关键词,科技迷可能会想已经流行了很多年了,还能做什么,不就是换个材料再做一次吗……

然而,新技术的发展总是让人说“知识贫乏想象力”!

“我们把新冠病放在冷冻电镜下,每旋转3就拍一张照片,总共拍了41张照片,然后进行三维重建。”李赛告诉科技日报编辑,每次旋转都要保持与上一次相同的高度。即使有轻微的横向偏差,也很难达到高精度。

这种分布式摄影的方法与医学CT成像的原理类似。不同的是,前者采用电子衍射成像,而后者采用X射线衍射成像。

俗话说“知人知面,不知其心”。李赛坚持分析病的“心脏”。该团队在病内部“打了手电筒”,穿透了新冠病的包膜,直接穿透了内部RNA及其缠绕结构,破解了世界上独特的病内部结构。

审稿人在审稿意见中称赞这部作品展现了我迄今为止所见过的最完整的新冠病图像!

李赛和第一作者宋雨桐在实验室。

3个学术“基石”成就亚洲唯一

“你不能仅仅购买冷冻电子显微镜来完成这项工作。”李赛表示,要高精度呈现新冠病的亚结构,需要对断层成像进行“精密校准”和辅助结构分析技术。

2018年,经颜宁推荐和施一公介绍,原就读于牛津大学的李赛回到清华成立了自己的实验室。

此前,李赛曾见过并分析过更为严重的四级病,也拆解过多个病的结构。可怕的沙拉病和裂谷热病全部出现在了李赛的面前。

当新型冠状病来袭时,李赛坐不住了。他知道,自己这几年苦心打造的和团队,将在真正的与时间的较量中接受考验。

通过施一公,李赛联系了在武汉抗击疫情第一线的李兰娟,希望获得灭活的新冠病用于显微镜研究。李兰娟院士立即安排团队与李赛对接。

通过严格的多聚甲醛灭活,新冠病虽然“彻底死亡”,但仍能保持其活着的本来面貌。随后,灭活病通过严格的程序进入清华大学实验室。

纯化的灭活新冠病的冷冻电子显微照片。

想要拍摄新冠病的“透视照片”,必须拥有多年的病研究经验、冷冻电镜断层扫描技术、亚纳米分辨率结构分析技术。这一研究领域在上非常前沿,李赛实验室是目前亚洲唯一具备此能力的研究团队。

100TB数据高强度分析

绘制新冠病的“公众面孔”

跑,跑,向前跑。

在多次获取病株后,这就是李赛和他的团队的状态。他们每周的工作时间超过120小时。4月,团队成功采集了两批高质量冷冻电镜断层图像数据,数据量高达100TB。

李赛感到病的凶猛近在眼前,对科学真理的追求和为人民寻找案的使命感促使他马不停蹄地工作。

研究进展到计算分析,使用亚断层扫描图像平均来获得高分辨率结构。“包膜病和无包膜病最大的区别在于,前者在很多方面都有,而后者则像霉菌一样受到抑制。”李赛表示,有包膜病对人类的危害更大。

有病有数千种,但它们最核心的特征是什么?需要对病进行重构,凝练核心特征,最终绘制出新冠病的“公众面孔”。

2300种病的三维构象中,哪些刺突蛋白最具代表性?李赛和他的团队开始了手工挑选,这是一项非常“工匠”的工作。根据研究人员以往研究其他病的经验,选择了病表面的5万个刺突蛋白用于下一步。蛋白质分析。

经过全面和局部的分析,新冠病的“狡猾”本质暴露无疑。——表面的刺突蛋白很少,平均不到30个,但它可以自由游动和旋转。

“这是我们第一次在人类认知范围内看到这样的包膜病。”李赛表示,蛋白质旋转的特性让新冠病在攻击细胞时可以自由调整位置并与受体结合。“转风”的特点使其极具感染力。

稀疏的表面蛋白和蛋白质的三种不同构象也赋予了病“荆棘种子”的抓地力。如果刺突蛋白太致密或形状相同,它就会变得像一个普通的,使其难以附着和感染细胞。

3支队伍就同一主题进行比赛

只有中国团队将人类认知推入“深层核心”

没有比较,就不知道深度。

6月份,当颜宁打电话给李赛的时候,上的两个团队已经完成了病表面的重建。李赛在4月份就完成了这些任务,但他坚持暂时不发表,继续向“深层核心”挺进。

遗传物质决定生物体的特征。冠状病拥有所有已知RNA病中最长的RNA,有近30,000个核苷酸。它是如何做到这一点的?

李赛团队专注于储存RNA的骨架蛋白。

“到目前为止,这些领域还没有人研究过。”Lisay表示,在重塑核糖核蛋白复合物时不存在可能的期望和参考。所有蛋白质的构象都取决于现有的基础知识。这就像在没有藏宝图的情况下进行探索一样。

但李赛凭借缜密的思考和以往的经验,带领学生筛选出了20000个核糖核蛋白。

“大部分都需要我亲自挑选,因为我们对内部蛋白质知之甚少,而这些蛋白质就像病中的一串葡萄一样挤在一起,必须高精度地区分,避免错误分类零件其他蛋白质。进来吧。”李赛说道。

新冠病包膜内的蛋白组越来越清晰,呈现出“巢中蛋”的结构。因为它们储存RNA,所以就像滋生病的邪恶生命。安静稳定的姿势与包膜外的刺突蛋白一致。露出牙齿和露出爪子是截然不同的。

在新冠病的“巢穴”中,超长的RNA密集缠绕,蛋白质为RNA提供了超规则的骨架。它们以六聚体“鸟巢”图案靠着信封排列,并排列在体中心的四个侧面。身体的“金字塔”排列。这样,新冠病不仅解决了将自身长度100倍的核酸塞进体内的几何难题,也增强了机体面对体外不可预测的挑战的能力。

当人类建筑师看到这一幕时,或许会忍不住赞叹“惊人的工艺”。

“核蛋白的规则排列有助于储存超长RNA;当病攻击宿主时,它可以有序地释放RNA,没有任何缺陷。”李赛说,你可以想象一下,它们在攻击时会进化成一个旋转线轴,利用高速输出来感染新的宿主,征服城市和领地。

唯有“洞察力”

只有这样我们才能发现不一样的真相

许多学术带头人断言,人类对新冠病知之甚少。

正因为如此,学术界对不同的题有不同的案。

例如,一种名为CR3022的中和抗体具有抑制新冠病的能力。今年3月,《科学》杂志发表文章展示其强大的中和能力。后来其他团队发现CR3022对活病缺乏中和作用。

为什么研究结果会相互矛盾?原来,前者中和试验用的是体外重组病蛋白,而后者用的是病。

“新冠病高精度完整结构图向我们展示它的表面蛋白会‘变脸’有抗原暴露状态、抗原埋藏状态、膜融合后状态。只有通过模仿“它的‘变脸’可以将体外重组揭示出来吗?这是真实的模式。”李赛说道。

李赛的研究也对前人的研究进行了修正和补充。例如,今年3月发布的首张新冠病冷冻电镜照片中,病的刺突蛋白几乎都是针状的。

“这可能是由于活病的灭活处理破坏了病本身的蛋白质结构,导致其S1亚基脱落,S2亚基发生构象变化,达到膜融合后状态。”李赛说道。

病完整结构的高精度图谱将帮助人类开发更有效的疫苗。“目前使用的灭活疫苗的灭活方法可能不会给病的刺突蛋白留下‘完整的尸体’,这理论上会影响其刺激中和抗体的有效性。”李赛表示,这些都是可以进一步探讨的。研究工作。

李赛团队已将新冠病高清三维结构上传至结构生物学数据库EMDB,供全免费下载,助力开展科普教育、科学研究、疫苗研发等工作。

审稿人朱莉

本篇文章介绍张伯礼、施一公、李兰娟等齐点赞!新冠病“完整结构图”到底有多牛?,以及一些新冠肺炎病图片介绍对应的知识点就解完了,希望对各位网友能有所帮助。

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