消除流感药物开发中的糖基化过程

说到流感，没有“一刀切”的药物治疗方法，但这并不能阻止科学家试图消除一种药物。尤其是因为多达五分之一的美国人感染了流感。据加州大学圣地亚哥分校的研究人员估计，这种疾病每年造成的医疗费用为100亿美元，仅美国一国就损失了160亿美元的收入。

研究生、化学和生物化学教授克里斯蒂安塞茨致力于研究流感病毒背后的科学。他们与同事洛伦佐卡萨里诺、罗伯特科内尼和加里胡伯一起，研究了聚糖(糖分子)对抗病毒药物和病毒神经氨酸酶组合的影响。神经氨酸酶是一种发现于流感病毒表面的酶，可以使病毒退出患病的宿主细胞，感染并在以前健康的新宿主细胞中复制。多糖有助于防止大的抗体分子与酶结合。

发表在《生物物理杂志》的研究人员的发现可能更普遍地适用于引起新冠的新型病毒。Amaro将很快发布她对病毒刺突蛋白最新研究的新发现。

将聚糖和结合位点归零

据科学家介绍，流感神经氨酸酶是美国FDA批准的三种流感药物的靶点，但其耐药性强、药效低的优势在于药物开发较多。然而，通常情况下，药物开发人员的开发过程不包括聚糖。他们知道聚糖的存在，但在设计新药时却忽略了聚糖，没有依据这么做，也没有证据表明聚糖不会影响药物组合。

研究团队专注于聚糖，因此在与神经氨酸酶相关的药物设计中测试聚糖的假设被认为是谨慎的。他们的结果表明，他们提出的结合机制可以帮助阐明聚糖和配体结合之间相互作用的复杂性。

这项研究的第一作者Seth解释说：“传统上，由于许多技术限制，很难通过实验或理论来研究聚糖。”“因为最近聚糖的出现，我们还有很多东西要学。”

为了在这一具体研究的背景下更好地理解聚糖，研究团队创建了流感神经氨酸酶的全原子计算机模拟系统，该系统由四种不同的聚糖构型和一个不含聚糖的系统组成。他们观察到配体与神经氨酸酶主要结合位点的结合率降低了2到8倍。在检查了神经氨酸酶的结合位点后，科学家们注意到药物更喜欢主要结合位点而不是主要结合位点。

“就我个人而言，我发现两件事令人惊讶。多糖具有柔韧性，可以非常接近药物结合部位，所以我认为多糖会完全阻断药物结合。然而，我们发现多糖的作用更像是筛选或窗帘——事情可以解决，这需要更长的时间。”“其次，流感神经氨酸酶上有两个结合位点；一个是病毒复制周期持续所需的主要(催化)位点，另一个是次要位点，目前尚不清楚。之前的一些研究初步得出结论，适配器到达辅助站点的速度将明显快于主站点。”

等于进步

Seitz指出，McCammon是第一个将蛋白质用于分子动力学研究的人，这项研究中使用的布朗动力学软件就是在他的实验室开发的。此外，Amaro还是分子动力学病毒模拟的世界领先专家，她的病毒工作最近发表在《纽约时报》。

塞茨说：“结合这些丰富的知识库，我们可以在圣地亚哥获得关于全球疾病的新见解。”

研究生们把这项研究比作一个迷你高尔夫球场。“我们有一个明显的目标，就是把球扔进洞里。除了在我们的研究中，高尔夫是一种流感药物，洞是药物杀死病毒必须找到的蛋白质受体。人们经常可以在果岭上找到扮演“守门员”角色的大石头，让球更难进洞。在我们的流感类比中，这些岩石是称为糖的微小糖。

就像地勤人员可以改变洞穴附近岩石的位置一样，多糖可以改变蛋白质上的位置。因此，研究人员想知道改变聚糖的位置是否会改变寻找流感药物靶点的难度。

“首先，我们找到了这些聚糖的共同位置。然而，就像你不会在迷你高尔夫球场上改变岩石的位置，并在宣布它更容易或更难之前放一次一样，我们知道我们必须重复这个步骤多次(实际上是6亿次)才能得出一个具有统计学意义的结论。我们研究中的每个布朗动态轨迹都代表了我们迷你高尔夫球场上的一根推杆，我们只是简单地测量了球是否到达球洞。”

科学家发现，改变聚糖的位置确实会使药物难以到达目标，但并没有达到预期的水平。这意味着药物研发人员在设计新的流感小分子药物时不需要考虑多糖含量，这在以前是不清楚的。

塞茨说：“很长一段时间，我认为这是不正确的，进行了许多测试来证明这一点，但所有这些测试总是显示出同样的事情，即大多数小配体可以从聚糖中逃逸出来，并与酶结合。“因此，这项工作是帮助降低我们国家和世界每年的人力和经济成本的一小步。这是由我们自己的税收支付的，所以我们每个人都为这一进步做出了小小的贡献。”

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