新冠病毒（SARS-CoV-2）是當前的冠狀病毒流行疾病（COVID-19）的已知病因。一種稱為S蛋白（也記為：「spike」）促使新冠病毒進入了宿主細胞。
由來自韓國首爾國立大學、英國劍橋大學和美國理海（Lehigh）大學的一組研究人員共同合作，建立了首個全長S蛋白的開源全原子模型。研究人員說，這特別重要，因為S蛋白在病毒進入細胞中起著核心作用，使其成為疫苗和抗病毒藥物開發的主要靶標，如圖所示S蛋白模型。
該研究成果論文發表在最近的《物理化學雜誌B》 上，題為：「在病毒膜中建立完全糖基化的全長SARS-CoV-2的S蛋白模型」。
研究團隊建立了一個稱為CHARMM-GUI的圖形用戶界面（GUI），該界面由理海大學生物科學與生物工程學系教授、美國韓國裔科學家、Wonpil Im開發。在該界面的專用網站（http://charmm-gui.org/）上的視頻，詳細說明了如何根據其新冠病毒的S蛋白模型構建此膜系統。該模型構建程序是開放訪問的，可以在網站主頁上找到，單擊COVID-19存檔連結，或者單擊標題中的存檔連結，然後單擊左側的COVID-19蛋白質側邊欄連結。
該圖形用戶界面程序可簡單、準確、快速地模擬複雜的生物分子系統。Im將其描述為「計算顯微鏡」，使科學家能夠理解無法以其他任何方式觀察到的分子水平相互作用。
Im說：「我們的模型是首個完全糖基化的全長新冠病毒S狀蛋白模型，可供其他科學家使用。」 「我很幸運地與韓國首爾國立大學的Chauk Seok博士和英國劍橋大學的Tristan Croll博士進行了合作。我們的團隊花了許多天的時間，從已知的冷凍電磁結構部分中非常仔細地構建了這些模型。建模非常具有挑戰性，因為在許多地區，簡單的建模無法提供高質量的模型。」
S蛋白結構由cryo-EM測定，通過RBD上（PDB ID：6VSB），而RBD下（PDB ID：6VXX）。但是，此模型有許多遺漏的殘基。因此，他們首先對缺失的胺基酸殘基進行建模，然後對其他缺失的域進行建模。此外，他們對附著於S蛋白的所有碳水化合物的潛在聚糖進行了建模。由於這些聚糖阻止抗體識別，使得難以開發疫苗。他們還建立了S蛋白的病毒膜系統，用於分子動力學模擬。
Im說，科學家們可以使用這些模型進行創新和新穎的模擬研究，以預防和治療新冠病毒。
參考：Hyeonuk Woo et al, Developing a Fully-glycosylated Full-length SARS-CoV-2 Spike Protein Model in a Viral Membrane, The Journal of Physical Chemistry B (2020). DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c04553