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蛋白质刺突形状对新冠病毒传播“推波助澜”

来源:科技日报2021-04-21 09:27

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  科技日报北京4月20日电 (实习记者张佳欣)发表在《流体物理学》上的最新研究称,日本冲绳科学技术大学院大学的研究人员通过研究新冠病毒颗粒上带电的蛋白质发现,三角形刺突形状对病毒的大范围传播有重要影响。

  “当人们设想单个新冠病毒颗粒的样子时,通常会想到一个球体,它的表面分布着许多尖刺或更小的球体。这是病毒最初的建模方式。”参与该项研究的乔拉西亚博士说,“但这个模型只是一个粗略的草图,在过去的一年里,我们对病毒的模样有了更多的了解。”

  乔拉西亚指出,新冠病毒颗粒的“刺突”实际上是像三个小球堆叠在一起形成的三角形形状。这是一个重要的考虑因素,因为病毒颗粒的形状会影响其扩散能力。

  研究人员表示,要理解这一点,请首先想象一个球在太空中移动。球将沿着一条曲线运动,但当它这样做时,它本身也会旋转。球旋转的速度被称为“旋转扩散率”。尽管新冠病毒颗粒悬浮在液体(特别是微小的唾液滴)中,但它的运动方式与这颗球相似。较高的旋转扩散率意味着颗粒在沿着轨迹运动时会发生抖动和偏差,因此可能很难附着到目标物体上或有效地弹回物体以在空气中继续移动,而较低的旋转扩散率具有相反的效果。

  研究的另一个考虑因素是每个刺突携带的电荷。研究人员假设它们的电荷相等,相同的电荷总是相互排斥的,因此如果一个病毒颗粒上只有两个刺突,它们的电荷相等,则将彼此排斥。随着更多的平均电荷的增加,它们会均匀地分布在病毒球体的表面。这为研究人员提供了一种几何排列,从中计算出旋转扩散率。

  此前,研究人员观察了一种有74个刺突的病毒颗粒。在这项新的研究中,他们使用了相同的病毒颗粒,但将刺突上的单体蛋白换成了3个蛋白。研究发现,病毒颗粒的旋转扩散率降低了39%。此外,随着更多刺突蛋白的增加,这一趋势仍继续保持。

  新冠病毒颗粒的旋转扩散率影响着它与物体(如人的组织或细胞)的对准和附着能力,这是它能够如此迅速地在人与人之间传播的关键。

  这是一项重要的发现,具有较低的旋转扩散系数意味着病毒颗粒能够更好地排列并附着在物体和人体上。因此,这项研究表明,三角形刺突对新冠病毒能够大范围传播起到了“推波助澜”的作用。

  “实际情况比研究发现要复杂得多。”乔拉西亚博士表示,“新冠病毒刺突携带的电荷可能不相等,或者它们可能是灵活的,能够自我扭曲。此外,病毒颗粒的‘身体’可能不是球体。所以,我们计划在这方面做更多的研究。”

[ 责编:王宏泽 ]
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