MIT化学家发明的一项新技术可用于检测COVID-19病程的中和抗体

MIT化学家发明的一项新技术可用于检测COVID-19病程的中和抗体可以解除病毒武装的抗体被称为中和抗体，是人体抵抗感染能力的关键。麻省理工学院的化学家们想出了一种新方法来识别血液样本中的这些中和抗体，方法是分析抗体如何与病毒蛋白表面的糖分子相互作用。这项新测试可能有助于揭示某人是否具有针对SARS-CoV-2等病毒的中和抗体，SARS-CoV-2是研究人员在研究中重点关注的病毒。可通过疫苗接种或先前感染产生的中和抗体可提供针对未来感染的保护。“这种类型的测定可用于检查患者是否真的受到疫苗的保护，”麻省理工学院诺华化学教授、该论文的资深作者LauraKiessling说。“如果某人处于高风险中，那么能够快速确定他们是否具有中和抗体真的很有利。”Kiessling说，这项技术使用许多生物化学实验室中已经发现的通用设备，还可以帮助研究人员确定当前的疫苗在多大程度上可以预防SARS-CoV-2的新变种。前麻省理工学院博士后MichaelWuo和麻省理工学院研究科学家AmandaDugan是该论文的主要作者，该论文于5月10日发表在开放获取期刊ACSCentralScience上。中和还是不中和？大多数SARS-CoV-2疫苗都针对病毒的刺突蛋白，病毒利用刺突蛋白通过ACE2受体进入宿主细胞。与病毒包膜上发现的大多数蛋白质一样，刺突蛋白被大量挂在蛋白质上的糖链包裹着。Kiessling的实验室研究蛋白质如何与细胞表面的碳水化合物相互作用，他想知道是否有可能创建不同抗体的“指纹”，基于它们如何与SARS等病毒蛋白上的糖分子相互作用。CoV-2刺突蛋白。Kiessling说：“要判断抗体是否具有中和作用，您通常必须进行一组相对困难的测定。必须测试抗体是否能阻止病毒感染细胞。我们认为，如果我们能够开发出这种指纹，那么我们就可以更快地识别中和抗体。”为此，研究人员创建了一组市售凝集素（与碳水化合物结合的蛋白质），这些凝集素取自多种生物，主要是植物和细菌。凝集素通常参与细胞间相互作用和免疫反应等功能，当它悬挂在蛋白质上时，会与糖链末端的糖分子结合。当研究人员将SARS-CoV-2刺突蛋白暴露于这些凝集素时，每种凝集素都会附着在蛋白质上发现的特定糖分子子集上。然后，研究人员添加含有抗SARS-CoV-2抗体的血清。如果抗体对刺突蛋白具有高亲和力，它们就会将已经存在的凝集素推开。每种抗体都会置换一组不同的凝集素，具体取决于其结合特异性，并且可以使用称为酶联凝集素测定(ELLA)的实验室测试来测量这种置换。通过分析每种抗体是否置换了与刺突蛋白结合的28种不同凝集素，研究人员能够识别凝集素置换的模式，从而为每种抗体创建独特的“指纹”。研究人员首先确定了已知中和或非中和抗体的指纹。然后，他们测试了患者的血液样本，并通过将这些样本与已知中和抗体产生的指纹进行比较，从而确定这些样本中的抗体是否具有中和作用。“通过观察不同的模式，我们可以看到中和抗体与非中和抗体属于不同的类别，”Kiessling说。抗体概况通过这种分析，研究人员还能够根据抗体是来自接种ModernaCOVID-19疫苗的人还是来自辉瑞COVID-19疫苗的人来对抗体进行分类，每种疫苗都针对略有不同的病毒RNA序列。研究人员已经为该技术申请了专利，他们希望可以开发该技术以在医生办公室进行快速测试以确定个体患者的抗体谱。Kiessling说，这项技术可能会被用于识别针对SARS-CoV-2新变种或其他致病病毒的中和抗体。现在研究人员有了一组可用于测试的凝集素，他们只需要用已知具有中和性和非中和性的抗体重新运行分析，这样他们就可以确定这些抗体的正确指纹.“我们可以对所有受关注的SARS-CoV-2变体使用相同的凝集素组，”Kiessling说。“它对出现的任何新病毒都有用，只要它们有病毒包膜。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1363861.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1363861.htm

地下能量：源自细菌的电网如何塑造我们的世界

地下能量：源自细菌的电网如何塑造我们的世界土壤细菌利用蛋白质为纳米线供电，形成了一个支持生命并影响甲烷排放的地下电网。耶鲁大学和里斯本诺瓦大学诺瓦科技学院（NOVA-FCT）的研究人员发现，为了在没有氧气的环境中"呼吸"，我们脚下地下的细菌依靠单一的蛋白质家族将营养物质"燃烧"过程中产生的多余电子转移到从其表面伸出的被称为电毛的纳米线上。这项新研究的共同资深作者、耶鲁大学分子生物物理学和生物化学系及微生物科学研究所副教授尼基尔-马尔万卡尔（NikhilMalvankar）和诺瓦研究中心全职教授卡洛斯-萨尔盖罗（CarlosSalgueiro）说，这一系列蛋白质实质上就像插头一样，为这些纳米线供电，在地球深处形成天然电网，使许多类型的微生物得以生存并支持生命。研究人员发现一个蛋白质家族，其功能是为细菌纳米线充电的电源"插头"。资料来源：EricMartz马尔万卡尔实验室和萨尔盖罗实验室对这种微生物电网的组成部分进行了广泛研究。然而，人们还不清楚细菌如何将新陈代谢活动产生的多余电子传递到从其表面伸出的纳米线上，并与矿物质或邻居相连接。他们发现，许多种类的土壤细菌都依赖于其体内单一而广泛的细胞色素家族来为纳米线充电。了解这种纳米线充电的细节对于开发新能源和新生物材料的潜力及其对环境的影响非常重要。马尔万卡尔和萨尔盖罗指出，微生物吸收了海洋中80%的甲烷，而甲烷是从海底排放的，是导致全球变暖的主要因素。然而，地球表面的微生物排放到大气中的甲烷占50%。他们说，了解不同的代谢过程可能有助于减少甲烷排放。《自然-通讯》（NatureCommunications）杂志报道了这项研究。这项工作由共同第一作者皮拉尔-波特拉（PilarPortela）和凯瑟琳-希普斯（CatharineShipps）以及沈聪（CongShen）和维肖克-斯里坎特（VishokSrikanth）领导。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424699.htm

细菌制造的纳米线为应对气候变化提供重要线索

细菌制造的纳米线为应对气候变化提供重要线索由Geobacter产生的"纳米线"，对施加在产电生物膜上的电场作出反应。这些纳米线由细胞色素OmcZ组成，与自然环境中重要的细胞色素OmcS的纳米线相比，显示出1000倍的导电性和3倍的刚度，使细菌能够传输超过100倍的电子。资料来源：SibelEbruYalcin这种恶性循环的一个潜在解决方案可能是另一种微生物，它可以吃掉保护地球的海洋沉积物中高达80%的甲烷通量。微生物如何既作为甲烷的最大生产者，又作为甲烷的消费者，一直是个谜，因为它们在实验室中非常难以研究。在《自然-微生物学》杂志上，由耶鲁大学微生物科学研究所分子生物物理学和生物化学的顾杨琪和NikhilMalvankar领导的一个团队报告了一种与吃甲烷的微生物使用的蛋白质高度相似的惊人的线状特性。该团队此前已经表明，这种蛋白质纳米线显示出迄今为止已知的最高导电性，允许任何细菌产生最高的电力。但迄今为止，没有人发现细菌是如何制造它们的，以及为什么它们显示出如此极高的导电性。利用低温电子显微镜，研究团队能够看到纳米线的原子结构，并发现赫姆斯紧密包装，以超高的稳定性快速移动电子。这也解释了这些细菌如何在没有类似氧气的膜消化分子的情况下生存，并形成可以发送超过100倍细菌大小的电子区域，团队还通过合成方法建造了纳米线，以解释细菌如何按需制造纳米线。Malvankar说："我们正在利用这些细胞色素线来发电，并通过了解食甲烷的微生物如何使用类似的细胞色素线来应对气候变化。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342473.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342473.htm

研究人员破译了一种细菌的内部工作原理

研究人员破译了一种细菌的内部工作原理一个机器人从凝胶层中冲出针头大小的碎片。狭窄的蓝色带子包含来自细菌培养物的蛋白质。随后，这些微小的凝胶碎片中包含的蛋白质将被更详细地分类。资料来源：奥尔登堡大学/MohssenAssanimoghaddam对新陈代谢的全面了解能够预测一种关键环境微生物的生长。根据他们在《mSystems》杂志上的报告，研究人员发现了惊人的机制，使细菌能够适应波动的环境条件。这些结果对生态系统的研究至关重要，其中芳香菌菌株作为一个重要的环境细菌群体的代表，可以作为一个模型生物体。这些发现还可能对污染场地的清理和生物技术应用产生影响。所研究的细菌菌株擅长利用难以分解的有机物质，一般在土壤和水生沉积物中发现。这种微生物在各种条件下茁壮成长，包括氧气、低氧和无氧层，而且在营养物质的摄入方面也非常多变。它们可以代谢40多种不同的有机化合物，包括高度稳定的天然物质，如木质素的成分，这是木材中发现的主要结构材料，以及长寿命的污染物和石油的成分。博士生帕特里克-贝克尔通过仔细的实验室研究，获得了对芳香菌的新陈代谢的整体理解。资料来源：奥尔登堡大学一种具有特殊能力的微生物特别是由六个碳原子组成的苯环的物质，被称为芳香族化合物，可以被这些微生物生物降解--无论是否有氧气的帮助。由于这些能力，Aromatoleum在将土壤和沉积物中的有机化合物完全降解为二氧化碳方面发挥着重要的环境作用--这一过程在生物土壤修复方面也很有用。目前研究的目的是全面了解这种单细胞生物体的功能。为此，研究人员使用五种不同的营养基质，在氧化和缺氧条件下（即有氧和无氧）培养微生物。对于这十种不同的生长条件，他们分别培养了25个培养物，然后使用分子生物学方法（技术术语：多组学）对各种样品进行了检查，这些方法能够同时分析一个细胞中的所有转录基因、产生的所有蛋白质以及其所有代谢产物。芳香菌的相互作用AromatoleumaromaticumEbN1T细菌（底部的黑色轮廓）以多种方式与生物和非生物环境相互作用：人为的输入、其他微生物的活动和自然界的过程产生不同的有机物质（不同颜色的点），细菌将其作为食物。同时，这些物质也被其他微生物所利用（食物竞争）。细菌细胞内的代谢网络通过不同的途径转换和降解这些物质（左边）。细胞反过来产生建筑材料，如DNA、蛋白质、糖类化合物或脂类（右图），它需要这些材料来生长。根据环境条件，细胞在氧气或硝酸盐（NO3-）的帮助下获得能量--显示在图像的最左边。资料来源：RalfRabus和PatrickBecker/奥尔登堡大学系统生物学方法拉布斯解释说："通过这种系统生物学方法可以深入了解一个生物体的所有内部运作。你把细菌分解成它的各个组成部分，然后你可以把它们重新组合起来--在一个模型中，预测一个培养物将以多快的速度生长，以及它将产生多少生物量。"他是奥尔登堡大学海洋环境化学和生物学研究所（ICBM）普通和分子微生物学研究小组的负责人，通过他们细致的工作，研究人员获得了对这种细菌菌株的代谢反应的全面了解。他们发现约有200个基因参与了降解过程，并确定了哪些酶可以分解作为营养物加入的物质，以及各种坚果是通过哪些中间产物产生的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348929.htm

工程师创造出能合成非天然氨基酸的细菌

工程师创造出能合成非天然氨基酸的细菌现在，特拉华大学工程学院化学与生物分子工程系助理教授AdityaKunjapur实验室的研究人员通过改造细菌，合成了一种含有稀有功能基团的氨基酸。研究人员还教导单一细菌菌株制造这种氨基酸，并将其置于目标蛋白质的特定位点。这些研究成果发表在《自然-化学生物学》（NatureChemicalBiology）上，为今后开发独特的疫苗和免疫疗法奠定了基础。Kunjapur实验室利用合成生物学和基因工程的工具，创造出能够合成不同类型化合物和分子的微生物，特别是那些具有自然界中不常见的功能基团或特性的微生物。在这项研究中，研究人员重点研究了对硝基-L-苯丙氨酸（pN-Phe），这是一种非标准氨基酸，既不是二十种标准氨基酸之一，也没有在自然界中观察到。其他研究小组利用对硝基-L-苯丙氨酸作为一种工具，刺激免疫系统对其通常忽略的蛋白质产生反应。Kunjapur说："硝基化学官能团具有宝贵的特性，但试图重新连接新陈代谢的人们对它的探索还不够。"pN-Phe在文献中也有很好的历史--它可以添加到小鼠的蛋白质上，然后再送回小鼠体内，免疫系统将不再容忍该蛋白质的原始版本。这种能力有望治疗或预防由免疫系统难以锁定的流氓蛋白质引起的疾病。遗传密码扩展方法使研究人员能够增加DNA编码的可用氨基酸"字母表"。通过将新陈代谢工程技术与遗传密码扩充技术相结合，研究人员创建了一个能够自主生产硝化蛋白质的系统。Kunjapur说："由于硝基官能团的化学性质，我们为这个项目选择的氨基酸是非常规的，我们领域的许多科学家可能都没有想到它可以通过生物合成来制造。"这项研究的下一步是优化他们的方法，以合成更大量的硝化蛋白，并将这项工作扩展到其他微生物。长期目标是进一步完善这一平台，将其应用于疫苗或免疫疗法，Kunjapur的努力得到了2021年AIChELanger奖和2022年美国国立卫生研究院院长新创新者奖的支持。为了进一步支持这一长期目标，Kunjapur和本文第一作者、博士候选人NeilButler共同创办了NitroBiosciences公司。Butler勒说："我认为这很有意义，因为你可以利用细菌的中心代谢及其生产不同化合物的能力，只需稍加改动，就能扩大其化学成分的范围。硝基功能在生物学中是罕见的，标准的20种氨基酸中也不存在这种功能，但我们证明细菌的新陈代谢具有足够的延展性，可以通过重新接线来创造和整合这种功能。"Kunjapur补充说："细菌是潜在的有用药物输送载体。我们认为，我们已经创造了一种工具，可以利用细菌在体内产生目标抗原的能力，并利用硝化能力同时照亮这些抗原。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371975.htm

日本研究人员成功合成细菌 成为可以自行移动的最小生命体

日本研究人员成功合成细菌成为可以自行移动的最小生命体在新的研究中，大阪市立大学的科学家们编辑了该生物体的最新版本，称为syn3，以赋予它一种新的能力--运动。这种合成细菌通常是球形的，不能自行走动，因此该团队通过添加七种被认为能让天然细菌游泳的蛋白质来进行实验。显微镜图像（从左至右）：天然螺浆菌、合成细菌syn3和插入了螺浆菌蛋白的syn3，使其能够移动这些蛋白质来自一种叫做螺浆菌的细菌，它有一个长的螺旋形状，可以通过扭转该螺旋的方向来游泳。当这些蛋白质被添加到syn3中时，它从通常的圆形变成了与Spiroplasma相同的螺旋形状，而且最重要的是现在能够使用相同的技术进行游泳。"会游泳的syn3可以说是'最小的移动生命体'，具有自主移动的能力，"该研究的共同第一作者MakotoMiyata教授说。"这项研究的结果有望推进我们对细胞运动的进化和起源的理解。研究世界上最小的细菌与最小的功能性运动装置可用于开发模仿细胞的微型机器人或基于蛋白质的运动。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334393.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334393.htm