加州大学圣地亚哥分校领导的研究预测了对抗流感的新方法

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每年，全世界有300万至500万人遭受由流感引起的严重疾病，主要是在11月至3月期间。现在，包括加州大学圣地亚哥分校在内的几所大学的研究人员在本月早些时候发表了一项新研究ACS中央科学，提出了一种对抗这种有时致命病毒的新方法。

尽管对流感的研究已有数十年，但病毒与宿主细胞的结合及其传播仍然是一个谜。这项新研究由化学和生物化学教授、加州大学圣地亚哥分校国家生物医学计算资源主任Rommie Amaro和她在加州大学圣地亚哥分校、加州大学欧文分校、匹兹堡大学、Point Loma Nazarene大学以及美国国立卫生研究院(NIH)的同事领导，表明蛋白质可能使用一个“秘密”位点来帮助结合和切割过程。

仔细观察流感病毒表面的两种糖蛋白，神经氨酸酶(NA)和血凝素(HA)，可以更好地了解病毒的适应性、传播性、传染性和毒性。虽然HA促进病毒进入，NA促进病毒释放，但在某些情况下，由于伦理问题和病毒逃逸的可能性，关于这些糖蛋白之间功能平衡的研究在实验中是不可能的。

Amaro解释说:“另一种看待这些蛋白质的方式是，它们必须协同工作——一种蛋白质(HA)像胶水一样帮助病毒与细胞结合，而另一种蛋白质(NA)就像一把剪刀——它帮助病毒从细胞中释放自己。”“如果病毒与宿主细胞粘得太紧，或者剪刀太锋利，病毒本身就无法在体内存活。了解病毒结合和释放之间的平衡，或这两种蛋白质的功能平衡，是流感的一个持续感兴趣的领域，因为它被认为控制着流感在人与人之间传播的程度，以及病毒如何从猪跳到人身上，就像它在1918年和2009年的流感大流行事件中所做的那样。”

这项新研究提出了一种新的药物策略，即通过小分子配体或药物靶向NA上的秘密位点(也称为“次级”位点)来破坏HA和NA活性之间的平衡。虽然NA切割抑制剂仍将是重要的，但针对NA次级位点的治疗方法可能提供了一种替代的、潜在的较少菌株特异性的方法来对抗新的流感变体。

换句话说，以辅助位点为目标是破坏HA/NA功能平衡的一种很有前途的未探索的途径。这为研究人员开发更有效的流感疗法铺平了道路。

创纪录分辨率的超级计算机模拟

研究人员使用了彗星圣地亚哥超级计算机(SDSC)是加州大学圣地亚哥分校的一个有组织的研究单位，用于创建详细的基于物理的模拟。

“我们过去彗星开发一系列流感病毒的虚拟模型，然后通过模拟来确定不同的流感病毒如何与宿主细胞的部分相互作用，”阿马罗说。“为了建立这些非常详细的模型，我们必须结合来自不同群体的几种不同类型的数据。我们将高分辨率x射线晶体结构与低分辨率冷冻电子断层扫描数据结合起来，以前所未有的分辨率创建了流感病毒的3D虚拟模型。”

模拟提供了洞察流感病毒的不同结构特征，以及它如何与分子相互作用。例如，在一些毒性最强的流感病毒株中，Amaro和研究团队发现剪刀蛋白(NA)显著缩短，这使得人们可以更好地理解高度的变化如何影响病毒与小分子结合的能力。

Point Loma Nazarene大学的化学助理教授Lane Votapka说:“为了成功地运行这些详细的流感模拟，我们重写了大量必要的软件来处理如此庞大的分子系统。”“我们想用Browndye(软件)用于我们正在做的模拟(布朗动力学)，并与Gary Huber合作，他是这篇论文的作者之一，也是Browndye的主要开发者。我们一起重写了一些Browndye计算机代码来处理这些大型系统。”

这项研究的模拟代表了一种“计算分析”，使研究人员能够以实验上无法实现的方式探索流感生物学。新的菌株可以被创造、测试和探索在网上这在“湿”实验室是不可能实现的。

这项研究的支持由NIH拨款NIH DP2 OD007237和国家生物医学计算资源(NBCR)拨款NIH P41 GM103426提供给Amaro。这项工作也得到了美国国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤疾病研究所(NIAMS)的内部研究计划的部分支持。进入SDSC彗星这台超级计算机是通过国家科学基金会提供的，奖金为CHE060073N。