为了有效击退敌人的入侵，准确掌握敌人的武器装备和攻击计划情报将有助于有效击退敌人的入侵。由于美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究，致力于击退传染性病毒(例如导致COVID-19和HIV的病毒)的医学科学家现在有了更好的方法来获取该信息。

许多病毒用来附着和侵入受害者细胞的主要武器是从病毒表面突出的尖峰状蛋白质。由于刺突蛋白在感染过程中发挥着至关重要的作用，因此疫苗和治疗方法通常以它们为目标，但这些蛋白并不容易被标记。

一个原因是每个刺突蛋白都覆盖在不同的糖分子束中。这些糖帮助病毒颗粒感染细胞并逃避免疫系统。到目前为止，我们确定刺突蛋白特定位置的糖类型的能力在很大程度上取决于有根据的猜测。

NIST团队的新方法极大地提高了准确识别这些糖分子的能力。在《蛋白质组研究杂志》上发表的一篇论文中，该团队详细介绍了导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒颗粒上的刺突蛋白分支的糖的类型、数量和位置。

虽然这些结果将帮助科学家们努力击退特别是COVID-19，但这些发现更广泛的价值在于揭示它们的方法，因为应用它可以提高击退困扰人类的许多其他病毒的能力。

该论文的作者之一、NIST的史蒂芬·斯坦(StephenStein)表示，表征刺突蛋白上令人困惑的糖序列对于让医学科学清楚地了解敌人至关重要。

“如果你在分子水平上处理病毒相互作用，你必须了解有关分子的一切。你知道的越多，你对它的工作原理就越有信心，”化学家兼NIST研究员Stein说。“粒子如何逃避免疫系统的抗体攻击?

回答这个问题需要了解颗粒分子结构的细节，但到目前为止，这种“糖衣”还没有被精确地了解。其结构中的任何不确定性都会导致其行为的不确定性。”

这些限制让其他试图寻找对抗病毒感染方法的科学家的生活变得困难。详细了解糖的行为可能会对马里兰大学医学院助理教授S.SaifHasan等研究人员产生重大影响，他研究病毒如何侵入我们的细胞并将其转化为病毒制造工厂。

“NIST团队的新方法让我们对成功感染背后的原子级化学有了前所未有的了解，”哈桑说。“它为我们提供了研究针对不同病毒的疫苗质量的新途径。这在过去是不容易实现的事情。”

这些不同的病毒是人类病原体的流氓画廊，包括新冠病毒、艾滋病毒、流感和埃博拉病毒。所有这些特殊的病毒都具有从表面向外突出的尖刺蛋白质。

使刺突蛋白更加难以可视化的是不同种类的糖分子(称为聚糖)，它们从刺突向外分支。科学家们缺乏确定刺突糖基化特征的能力——即特定糖在刺突上的位置图。

一种广泛使用的设备，称为质谱仪，可以提供样品中出现的所有聚糖的良好总体概要，但到目前为止，科学家们缺乏严格的数据分析方法，可以将这种概要转化为具有可信细节的图谱。

NIST团队经过几个月的艰苦努力开发了这种分析方法，使用质谱仪仔细观察从11个不同供应商获得的SARS-CoV-2刺突蛋白样本。

团队成员利用他们在确定和验证质谱方面的集体经验，提出了一套可以分析样品的全新算法，并且多个样品来源使他们能够确保无论蛋白质来源如何，都能获得准确的结果。

“对于科学界来说，这里的数据分析很困难，这已经不是什么秘密了，”这项工作的另一位作者梅根·伯克·哈里斯(MeghanBurkeHarris)说。“许多聚糖看起来很相似，而且通常很难区分。但这里广泛的测量和数据分析为这项任务提供了一种可靠的方法——为精确测量奠定了基础。”

除了更广泛的方法之外，该团队的论文还提供了SARS-CoV-2糖基化谱库，并包括结果的视觉表示。哈桑说，他们的图形形式使他能够直观地查看数据，有可能解决原本棘手的问题。

“作为一个假设的例子，假设有两批分别生产的同一疫苗。由于某种未知的原因，其中一种比另一种提供了更好的保护，”哈桑说。“通过这项技术，我们可以更深入地了解为什么一批比另一批更好，并且我们可以在未来利用它来设计更好的疫苗。”

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