關(guān)于科學的優(yōu)美句子摘抄 化學家對流感病毒通道中水的行為有了新的認識

在一項關(guān)于水動力學的新研究中,由Mei Hong教授領(lǐng)導的MIT化學家團隊與Adam Adam副教授合作社區(qū)科普器材都有哪些,發(fā)現(xiàn)離子通道中的水是各向異性的或部分對齊的。研究人員的數(shù)據(jù)尚屬首次,證明了水動力學和有序性與離子通道中質(zhì)子傳導的關(guān)系。這項工作還為開發(fā)抗病**物或其他治療方法提供了潛在的關(guān)于科學的優(yōu)美句子摘抄新途徑。

Hong實驗室的成員進行了復雜的核磁共振(NMR)實驗,以證明M型流感病毒的質(zhì)子 通道中存在各向異性水,而Willard小組的成員進行了獨立的全原子分子動力學模擬,以驗證和增強實驗數(shù)據(jù)。他們的研究由Hong擔任高級作者,發(fā)表在Communications Biology上,由Hong Lab的Martin Gelenter,Venkata Mandala和Aurelio Dregni以及Willard小組的Michiel Niesen和Dina Sharon合著。

渠道水和流感病毒

乙型流感病毒蛋白BM2是一種蛋白質(zhì)通道,可酸化病毒,幫助其將遺傳物質(zhì)釋放到感染的細胞中。該通道中的水在幫助流感病毒感染方面起著關(guān)鍵作用,因為它有助于通道內(nèi)的質(zhì)子傳導穿過脂質(zhì)膜。

以前,Hong的實驗室研究了氨基酸組氨酸如何將質(zhì)子從水中傳遞到流感病毒中,但他們尚未詳細研究水分子本身。這項新研究為全面了解M2通道內(nèi)水和組氨酸之間的氫鍵混合鏈提供了缺失的環(huán)節(jié)。為了抑制流感病毒蛋白,必須在通道中塞入小分子(即抗病**),以便斷開水通道。

為了使水-氫鍵對準以進行“質(zhì)子跳躍”,水分子必須至少部分地取向。但是,要在不凍結(jié)樣品的情況下,通過實驗檢測通道中水分子的少量殘留取向非常困難。結(jié)果,以前有關(guān)該主題的大多數(shù)研究是由計算化學家如Willard進行的。關(guān)于該主題的實驗數(shù)據(jù)通常限于在低溫下獲得的晶體結(jié)構(gòu)。Hong實驗室采用了弛豫NMR技術(shù),該技術(shù)可在大約0攝氏度的更溫和的溫度下使用。在此溫度下,水分子旋轉(zhuǎn)得足夠緩慢,足以使研究人員首次觀察到通道中的遷移率和殘留取向。

更多空間,更多訂單

Hong的NMR實驗得出的證據(jù)表明,即使處于打開狀態(tài)的水分子更多,但處于BM2通道打開狀態(tài)的水分子比處于關(guān)閉狀態(tài)的水分子排列更緊密。研究人員通過測量水質(zhì)子的磁特性(稱為化學位移各向異性)來檢測這種殘留順序。低pH下較高的水取向性令人驚訝。

洪說:“這最初與我們背道而馳?!?“我們從以前的許多NMR數(shù)據(jù)中知道,明渠中有更多的水分子,因此人們會認為這些水分子在更寬的通道中應該更加無序且隨機。但是,實際上,根據(jù)弛豫NMR數(shù)據(jù)?!?分子動力學模擬表明,該順序是由關(guān)鍵的質(zhì)子選擇性殘基組氨酸誘導的,該殘基在低pH下帶正電。

通過采用固態(tài)NMR光譜學和分子動力學模擬,研究人員還發(fā)現(xiàn),在低pH值開放狀態(tài)下,水在高pH值封閉狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)和平移速度比在高pH值封閉狀態(tài)下更快。這些結(jié)果共同表明,水分子會經(jīng)歷小幅度的重新定向,以建立質(zhì)子跳躍所必需的排列。

抑制質(zhì)子傳導,阻斷病毒

通過使用Willard和他的小組進行的分子動力學模擬,研究人員能夠觀察到,在封閉狀態(tài)下,水網(wǎng)的氫鍵瓶頸比封閉狀態(tài)下的氫鍵瓶頸少。因此,明渠中水分子的更快動力學和更高取向順序可建立水**結(jié)構(gòu),這對于質(zhì)子跳躍和病毒部分的成功感染是必需的。

流感病毒進入細胞后,會進入稱為內(nèi)體的小隔間。內(nèi)體區(qū)室是酸性的,它觸發(fā)蛋白質(zhì)打開其水滲透途徑并將質(zhì)子傳導到病毒中。酸性pH值具有高濃度的氫離子,這就是M2蛋白的作用。沒有水分子傳遞質(zhì)子,質(zhì)子將不會到達組氨酸,組氨酸是關(guān)鍵的氨基酸殘基。組氨酸是質(zhì)子選擇性殘基,它旋轉(zhuǎn)以穿梭水 分子攜帶的質(zhì)子。水分子之間的中繼鏈因此,組氨酸負責質(zhì)子通過M2通道的傳導。因此,本研究表明的發(fā)現(xiàn)可能證明與抗病**物的開發(fā)和其他實際應用有關(guān)。

標簽: 流感病毒