新冠病毒的旋律

研究人员利用超音波的新技术,按照音乐分级给每个氨基酸分配了一个独立的音符,将整个蛋白质转换为初步的乐谱。

新冠病毒,这个家喻户晓的名字,以其外形酷似皇冠而得名冠状病毒。关于新冠的旋律,你又了解多少呢?

最近,科学家们提出用音乐的形式,将新冠病毒表面的Spike蛋白质的结构转化为音符,展现出来。

科学家们的这一设想,意义非凡。我们经常说「结构决定性质,性质决定用途」,可见,蛋白质结构的研究至关重要。

新冠病毒的旋律
图源: 《科学》

目前,蛋白质的结构解析主要是通过X-射线晶体衍射、核磁共振技术和冷冻电镜技术获得。

X-射线晶体衍射技术研究的前提是蛋白质结晶形成晶体,那么对于不能结晶或者不溶于水溶液的蛋白质大分子,往往需要借助于核磁共振的技术进行结构解析。近年来,冷冻电镜技术得到了迅速的发展,在蛋白质结构解析领域贡献突出。

同时,分子模拟也是一种常用的结构预测技术。实验数据和模拟数据的有效结合,可以提供比较完整的结构学信息。

结构是认识蛋白质、了解蛋白质的重要窗口,获得靶标蛋白质的结构也有助于进行理性药物设计和药物筛选。其次,冠状病毒表面的S蛋白质决定了病毒的宿主及其范围,同时也是疫苗设计的关键靶点。

将新冠病毒表面的S蛋白质的旋律唱给大家听,既新鲜又有料,可谓是一箭双雕。

点击此处进入页面聆听新冠病毒的「声音」片段

美国麻省理工的研究人员利用超音波的新技术,按照音乐分级给每个氨基酸分配了一个独立的音符,将整个蛋白质转换为初步的乐谱。

现实生活中,这些氨基酸会发生折叠形成螺旋状,或者发生卷曲形成片层状等二级结构。研究人员通过更改音符的持续时间和音量,来捕获这些二级结构(关于蛋白质的一级、二级、三级和四级结构,参见深入患者大脑,窥探最真实的淀粉样斑块),同时汇集由热引起的分子振动的声音。

新冠病毒的旋律
图源: Pixabay

这种新的解读蛋白质结构的模式,有助于科学家在蛋白质上找到药物或者抗体的结合位点。具体的操作,就是搜索与这些结合位点相对应的特定的音乐序列即可,这种方式比进行分子模拟更快速、更直观。

通过将该蛋白质的音乐系列和其他超音波蛋白质的大型数据库进行比对,会帮助我们找到一个可以粘附在该蛋白质上的蛋白,从而有效防止病毒感染细胞。

相信通过科学家们的不断钻研,加之大数据和云计算的支持,对新冠病毒的认识和研究会越来越深入,科研成果也将惠及全人类。

参考文献:

    1. Vineeth Venugopal, Scientists have turned the structure of the coronavirus into music, Science News, Apr. 3, 2020.
    2. Viral counterpoint of the coronavirus spike protein 2019-nCoV. Soundcloud.

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