作者内森·艾尔格伦，《对话》 中和抗体附着在非典病毒的尖峰蛋白顶端
信用:大卫·古德塞尔/蛋白质数据库 编者按:在这次采访中，克拉克大学的生物学助理教授内森·阿尔格伦用三维打印模型解释了病毒中的蛋白质是如何工作的，它们是如何与人类细胞相互作用的，疫苗是如何将基因输送到细胞中的，以及抗体是如何保护我们的
此前，他在一篇文章中解释了什么是蛋白质以及它们在体内的广泛功能
蛋白质在病毒中起什么作用？病毒里还有什么？ 所有的生命都有蛋白质
所以人类细胞有蛋白质，病毒也是如此，尽管它们与我们体内的细胞非常不同
病毒由两种主要物质组成——蛋白质外壳和遗传物质
上图显示了一个由人类乳头瘤病毒蛋白质制成的三维打印模型
每一个彩色碎片都由一种蛋白质的五个拷贝组成，它们一起构成一个二十面体外壳
在里面，我把遗传物质描绘成一条红色的线
这就是病毒的基本结构
在这种情况下，蛋白质的功能是在病毒周围形成一层保护壳
包括SARS-CoV2在内的一些病毒周围也有质膜或脂膜
穗蛋白的功能是什么？ 尖峰蛋白有两个功能——识别和附着在细胞上，然后通过与细胞膜融合，让病毒的遗传物质进入细胞
尖峰蛋白的尖端会识别另一种位于人类细胞表面的蛋白质
所以如果我的手臂在上面的图像中是细胞表面，它会连接到那里的一个蛋白质上
它在人类细胞中识别的蛋白质被称为血管紧张素转换酶-2
一旦它识别出ACE-2蛋白，就有一个复杂的过程，在这个过程中，尖峰蛋白实际上展开了一个长而薄的结构，粘在细胞的质膜上，并融合病毒和细胞的质膜。
这一切都与形状、化学成分以及尖峰蛋白和ACE-2蛋白上的原子电荷有关
模型上的每个小突起代表一个单独的原子
尖峰蛋白的表面会识别ACE-2蛋白，就像一个合适的拼图，或者一把锁和钥匙
mRNA疫苗是如何干扰这个过程的？ 基因是一种遗传物质，它具有制造蛋白质的指令或信息
穗状蛋白的基因，如上面照片中的红色链所示，包含了制造穗状蛋白的说明
手镯上的彩色珠子及其排列顺序代表了构成穗状蛋白的单个氨基酸，这些氨基酸折叠成穗状
疫苗提取了尖峰蛋白的基因序列，放在一个特殊的包装里，然后把它送到你的人体细胞里
现在你的细胞有了制造尖峰蛋白的指令，所以它们会制造一些
这种蛋白质最终会出现在你的细胞表面
这时免疫系统会采取行动
你的身体检测到这种蛋白质，意识到它对身体是外来的，并试图寻找和破坏这种蛋白质
疫苗将基因导入细胞的方式在某些方面类似于病毒的方式
这是一个简单的包裹，里面有遗传物质
一幅插图显示了SARS CoV-2病毒与细胞融合，将病毒RNA基因组释放到细胞质中
信用:大卫·高塞尔/蛋白质数据库 抗体是干什么的？ 抗体是另一种蛋白质
它们呈Y形，它们的工作是识别你体内的细菌和病毒等入侵者
他们是怎么做到的？Y的尖端因抗体不同而略有不同
你的身体会产生数十亿种不同的抗体，这些抗体大多在顶端不同
针尖的形状、分子组成和电荷必须完全适合穗状蛋白的末端并将其阻断
一旦尖峰蛋白的尖端被阻断，它就不再适合血管紧张素转换酶-2受体
这就是所谓的“中和抗体”
" 抗体能做的另一件事是，一旦它们附着在尖峰蛋白上，它们就能像旗帜一样行动
然后其他免疫细胞可以识别这个标志并说“好，我要去吃这个东西了
这是一件对身体有害的事情
" 一旦我们的身体得到制造尖峰蛋白的指令，它就能很好地制造抗体来阻断尖峰蛋白
疫苗递送包裹在脂质包裹中的尖峰蛋白的基因，以及聚乙二醇链
聚乙二醇链保护包装，增加其耐用性，使其能够安全到达电池
信用:对话，大卫·古德塞尔/蛋白质数据库，抄送 这些蛋白质都是如何找到目标的？ 它们都在四处漂浮，相互碰撞，这可能有点令人担忧，我们健康的命运取决于这些分子四处漂浮并找到彼此
但是你有很多抗体，如果你感染了很多病毒，它们会四处漂浮，刚好碰到正确的表面，然后附着在目标上
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