關(guān)于科學(xué)的優(yōu)美句子摘抄 化學(xué)家對流感病毒通道中水的行為有了新的認(rèn)識
在一項關(guān)于水動力學(xué)的新研究中，由Mei Hong教授領(lǐng)導(dǎo)的MIT化學(xué)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(xué)和有序性與離子通道中質(zhì)子傳導(dǎo)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(xué)的優(yōu)美句子摘抄新途徑。
Hong實驗室的成員進行了復(fù)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(xué)模擬，以驗證和增強實驗數(shù)據(jù)。他們的研究由Hong擔(dān)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(dǎo)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(zhǔn)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(xué)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(xué)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(rèn)為這些水分子在更寬的通道中應(yīng)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(xué)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(dǎo)的，該殘基在低pH下帶正電。
通過采用固態(tài)NMR光譜學(xué)和分子動力學(xué)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(dǎo)，阻斷病毒
通過使用Willard和他的小組進行的分子動力學(xué)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(xué)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(dǎo)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(zé)質(zhì)子通過M2通道的傳導(dǎo)。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(yīng)用有關(guān)。
標(biāo)簽： 流感病毒
