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欧洲LEAPS联盟发布抗击新冠肺炎研究报告

编译者:魏韧发布时间:2020-9-14点击量:80 来源栏目:战略规划

2020年5月12日,欧洲基于加速器的光子源设施联盟(LEAPS)发布抗击新冠肺炎疫情研究报告(Research at LEAPS facilities fighting COVID-19)。报告概述了为全球科学界服务的欧洲加速器光子源联盟仪器和方法,还提供了正在获得并可公开的第一批成果。通过强有力的国家和欧洲资助计划来提高现有能力,将使LEAPS处于一个特殊的地位,成为应对当前及未来面临的病毒威胁的主要参与者之一。

在当前冠状病毒大流行的形势下,LEAPS成员机构正在合力为整个科学界助力,一些机构呼吁迅速利用专用波束时间,以将新型冠状病毒、疗法和疫苗研究放在首位,旨在最大限度地缩短从提案到论文提交的时间。

报告指出,在相关生物体系的高精度结构测定方面,在原子水平上确定蛋白质的三维结构可以通过大分子X射线晶体学来实现,并通过低温电子显微镜来达到较低的分辨率。这些结构对于理解新型冠状病毒的生物学和生理学过程,如在分子水平上复制和粘附到人类靶细胞是很重要的。与新冠肺炎相关的药物靶点和抑制剂复合物的结构信息将加快药物和疫苗的开发进程。

X射线成像技术可用于了解新型冠状病毒的生命周期,包括粘附、内吞、复制、装配和释放新病毒粒子等步骤,对于确定可能的治疗靶点非常重要。此外,在许多此类仪器中,成像与其他技术(例如荧光)相结合,可提供有关特定元素的分布和含量的信息。

X射线散射技术方面,小角X射线散射(SAXS)可提供从单个蛋白质到病毒粒子,甚至整个细胞的溶液中大分子的整体形状的直接信息。还可以追踪复合物形成的动态过程,因此可能对诸如病毒在毫秒级的时间尺度内粘附和对接到人类靶细胞或病毒衣壳装配过程提供信息。特别是,最近的研究已经证明了时间分辨小角X射线散射方法结合先进的计算模型来阐明从衣壳蛋白到成熟病毒粒子的完整装配途径(以及相关的自由能级图)的能力。

同步辐射圆二色谱(SRCD)快速光谱技术,可用于开发抑制剂和诊断测试工具。它可以用于单独筛选新型冠状病毒蛋白和核苷酸,以及它们与抑制剂的复合物。快速时间分辨圆二色谱可实时跟踪由例如抑制剂与靶蛋白结合引起的结构变化。

红外同步辐射方面,高亮红外同步辐射在指纹谱区的振动光谱法可用于研究生物系统从分子到单细胞和组织水平的功能过程,因此新型冠状病毒生命周期中的许多步骤可以通过这一技术进行研究。通过单次激发光谱(BESSY II)可以研究蛋白质与配体相互作用的构象变化,特别是病毒粒子在笼状化合物光解触发的非重复性动力学下的对接蛋白质。自由电子激光红外离子光谱(FELIX)在基于质谱的代谢组学中提供了获得分子结构的途径,例如在小分子生物标记物的发现中,其对诊断学的发展具有重要意义。

软X射线瞬时吸收方面,自由电子激光器与台式紫外线激光器以泵浦-探针结构耦合产生的元素和对映体选择性软X射线,为研究分子间相互作用以及与药物分子间相互作用随时间的变化提供了一种独特的途径,可应用于药物-靶相互作用的情况。这些构象变化将有助于理解药物-膜相互作用中动态变形的细节。

紫外荧光成像方面,蛋白质以及大多数生物分子或有机分子在深紫外线(DUV,低于350纳米)波长范围内被同步辐射激发时呈现出特异性荧光,这为亚100纳米分辨率的无探针荧光成像开辟了道路,使其成为研究新型冠状病毒引起的不同生理过程的一种非常通用的方法。

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