許多針對COVID-19的治療方法都集中在病毒用來與人體細胞結合的刺突蛋白上。雖然這些治療方法對原始毒株很有效，但對未來的變異毒株可能不那麼有效。芝加哥大學普利茲克分子工程學院的 Juan de Pablo 教授和他的小組利用先進的計算模擬來研究另一種蛋白質，這種蛋白質對病毒的複製至關重要，並且在不同的冠狀病毒中保持相對一致。
這種蛋白質被稱為Nsp13，屬於一類被稱為解旋酶的酶，它在病毒的複製過程中發揮着作用。
通過這項工作，科學家們還發現了三種能夠與Nsp13結合併抑制病毒複製的不同化合物。鑒於不同冠狀病毒變體的解旋酶序列的一致性，這些抑製劑可以作為設計針對解旋酶的藥物以治療COVID-19的寶貴起點。
de Pablo說：“我們目前只有一種治療COVID-19的方法，而且隨着病毒的變異，我們絕對需要針對除刺突蛋白之外的不同構件。我們的工作揭示了小分子如何能夠調控病毒複製中一個有吸引力的目標的行為，並表明現有的分子‘支架’是COVID治療的有希望的候選者。”
該成果發表在《科學進展》雜誌上。
在過去的兩年裡，de Pablo和他的小組利用先進的計算模擬來研究使導致COVID-19的病毒複製或感染細胞的蛋白質。這些模擬需要用強大的算法進行數月的極其複雜的計算，最終揭示了該病毒在分子水平上是如何工作的。
在這個項目中，合作者研究了蛋白質Nsp13，它將雙鏈DNA解開成兩條單鏈–這是複製的一個關鍵步驟。此前，研究人員知道Nsp13進行這種解旋，但對這一過程的複雜動態沒有很好的了解。模擬顯示了該蛋白內的多個結構域是如何相互溝通並協同作用以施加正確的力量進行解旋的。
他們還發現，當外部分子與蛋白質的某些部位結合時，就會破壞這個“通信網絡”。這意味着該蛋白不能再有效地解開DNA，病毒的複製變得更加困難。
一些化合物已經被報道為Nsp13抑製劑，但研究人員選擇了三種化合物在其模擬中進行測試：Bananin、SSYA10-001和chromone-4c。
研究人員發現，這三種化合物似乎都能通過與某些位點結合併破壞蛋白質的網絡而有效地破壞Nsp13蛋白質。現在，de Pablo和他的合作者正在與實驗者合作，在實驗室里測試他們的結果。
此前，該小組利用計算分析揭示了藥物Ebselen是如何與病毒的主要蛋白酶，或MPro結合的。在一項不同的研究中，他們還揭示了抗病毒藥物 瑞德西韋（Remdesivir）是如何與該病毒結合併進行干擾的。他們還展示了化合物木犀草素如何抑制病毒的複製能力。
研究人員甚至利用他們模擬的信息來設計一種治療COVID-19的新葯，他們希望在未來幾個月內發表。
de Pablo說：“我們繼續研究影響病毒不同部分、不同蛋白質的藥物，然後用實驗數據來確認其療效。我們現在有一系列的候選藥物，我們新設計的藥物可能成為未來治療COVID-19和新型冠狀病毒的改變者。”