James Weger-Lucarelli，Anne M
布朗和阿曼达·夏普讨论新冠肺炎分子模型
荣誉:弗吉尼亚理工大学的杰克·米卡莱夫 通过结合使用计算建模、数据和病毒学的合作，一组弗吉尼亚理工大学的研究人员解决了围绕新冠肺炎的最新问题
该组织在新冠肺炎的人类适应和传播项目“斯派克基因的选择性扫描驱动了新型冠状病毒人类的适应”发表在《细胞》杂志上
现在，该团队正在该研究的基础上进行治疗发现
2020年，在疫情开始之前，安妮·M
助理教授兼大学图书馆科学信息学顾问和健康分析协调员布朗和弗吉尼亚-马里兰兽医学院生物医学科学和病理生物学系助理教授詹姆斯·韦格-卢卡雷利正在分析导致人类严重关节炎的马亚罗病毒的突变
Weger-Lucarelli说:“我们有兴趣了解Mayaro病毒可能如何适应蚊子，这些蚊子通常会叮咬人类，并且在热带地区数量丰富。”
“博士
布朗能够分析病毒突变如何影响蛋白质的结构，这可能会影响它们感染目标细胞的能力
当新冠肺炎疫情号撞击美国时
S
，我们看到了我们之前与新型冠状病毒合作的自然延伸
" 与此同时，来自路易斯安那州门罗的爱德华·维亚骨病医学院的韦格-卢卡雷利和他的同事帕韦尔·米查拉克正在研究先进的测序方法，这些方法可以识别新型冠状病毒的选择性扫描突变，这些突变可能会导致人类适应，并实现持续的人传人
在发现几个感兴趣的突变后，他们联系到布朗，挖掘她作为计算生物化学家的专业知识，并使突变对刺突蛋白的影响合理化，刺突蛋白介导受体与血管紧张素转换酶2的结合和融合，并导致人类感染
韦格-卢卡雷利和米却拉克都是该作品的对应作者
“博士
Weger-Lucarelli领导了这个项目，在实验室中使用尖端技术识别潜在的突变，但需要理解这种变化的生化和结构影响——在原子水平上使其合理化，并在这一发现中纳入聚糖的作用，”布朗说
“我们分析了所提供的结构数据，将聚糖对尖峰动力学的新兴影响联系起来，并帮助将这些点联系起来
" 他们通过数据建模研究了可能的结构突变，并强调了一个可能驱动人类适应的小变化，本质上是什么变化使其对人类有害并可传播
“这种合作是独一无二的，因为我们的专业知识有多么不同，”韦格-卢卡雷利说
“博士
布朗是分子建模师和生物信息学家，我是病毒学家
我们已经能够有效地结合我们不同的技能组合
" 阿曼达·夏普(Amanda Sharp)是遗传学、生物信息学和计算生物学的研究生，她与布朗合作绘制了突变图谱，并找到了清晰准确地直观显示复杂数据的方法
此外，王晓凤，农业和生命科学学院植物和环境科学学院的副教授，优化了操纵新型冠状病毒基因组的方法，是这项工作的作者
布朗说:“这个项目真正突出了我们如何把人才带到谈判桌前，一起工作，一起做一些非常有影响力的科学。”
这项研究更好地理解了新型冠状病毒病毒从动物宿主中出现后，维持人类传播所必需的基因变化
根据Weger-Lucarelli的说法，考虑到这种突变的重要性，病毒蛋白质的这一部分可以被抗病毒药物或疫苗靶向来治疗这种疾病
布朗和韦格-卢卡雷利正在继续合作，并寻求资金来研究最近在新型冠状病毒的人类突变，这有助于它进一步适应人类传播
他们最近获得了弗吉尼亚理工大学CeZAP跨学科团队建设试点拨款，用于分子条形码新型冠状病毒研究体内进化动力学
此外，他们还获得了弗吉尼亚理工大学的数据和决策拨款，以在他们之前的研究基础上，扩大他们的研究团队合作者，并开发抗病毒药物来对抗新冠肺炎
“我们组建了一个合作小组，将Dr
布朗和我的专业知识，以及优秀的计算和药物化学合作者，”韦格-卢卡雷利补充道
在致力于新型冠状病毒的进化出现的同时，布朗和韦格-卢卡雷利也开始与工程学院化学工程助理教授Sanket Deshmukh和科学学院化学助理教授Andrew Lowell合作，研究重新利用药物的新路线，这些药物可以靶向新型冠状病毒Mpro蛋白，这是COVD-19抗病毒治疗的主要靶点
根据该组织的说法，瑞莫地西韦是目前唯一被批准用于治疗新冠肺炎的抗病毒药物
有了大量关于现有药物和天然产物的可用数据，通过使用现有化合物作为起始分子来开始药物发现是有利的
弗吉尼亚理工大学授予该小组数据和决策种子基金，以扩大合作，通过计算预测化合物，验证其作用机制，并使用数据驱动的方法来功能化新的CoV-2特异性化合物
该研究小组的愿景是利用相对自由能计算和计算资源的最新进展，合理设计和定量预测可能对病毒治疗产生影响的药物
他们将使用先进的算法和数据模型来预测哪些化合物最适合病毒复制的目标
然后，他们将首先在实验室测试这些
这将使药物发现过程更加高效和有效
“对我来说，”布朗说，“这就是科学应该如何工作，真正地一起工作，更快地把这些拼图的更多部分结合在一起，以便产生最大的影响，并在我们对这些生物学问题的知识上向前推进。”
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