新冠疫情凸显了我们对抗冠状病毒感染治疗药物的迫切需求。为了支持这一努力，研究人员迅速聚焦于SARS-CoV-2分子结构的一部分——NiRAN结构域，这是一种对病毒复制至关重要的酶区域，并且在许多冠状病毒中都常见。
针对NiRAN结构域的药物可能会广泛地关闭一系列这些病原体，不仅可以治疗已知疾病如新冠，还可以帮助防止由相关病毒引起的未来大流行。
2022年，中国的科学家（颜等人）发表了一项描述该结构域确切工作原理的结构模型。这本应为药物开发者提供巨大的助力。
但这个模型是错误的。
“他们的工作包含严重错误，”洛克菲勒大学塞思·A·达斯特（Seth A. Darst）和伊丽莎白·坎贝尔（Elizabeth Campbell）实验室的研究生研究员加布里埃尔·斯莫尔（Gabriel Small）说。“数据不支持他们的结论。”
现在，在《细胞》杂志上发表的一项新研究中，斯莫尔及其同事详细说明了为什么科学家们仍然不知道NiRAN结构域的工作方式。这些发现可能对抗病毒药物开发者基于有缺陷假设设计药物的工作产生广泛影响，并突显了严格验证的重要性。
“对于药物化学而言，结构的准确性绝对重要，特别是当我们谈论一个受到行业高度关注的关键抗病毒靶点时，”分子病理发生实验室负责人坎贝尔说。“我们希望我们的工作能够防止开发者徒劳地围绕一个错误的结构优化药物。”
有前景的线索
当最初的论文在《细胞》上发表时，坎贝尔和达斯特实验室已经非常熟悉NiRAN结构域及其作为治疗靶点的重要性。这两个实验室都研究病原体中的基因表达，他们对SARS-CoV-2的研究部分集中在表征协调病毒复制的分子相互作用上。
NiRAN结构域对于帮助SARS-CoV-2和其他冠状病毒对其RNA进行加帽至关重要，这是允许这些病毒复制和生存的步骤。在这个过程中的一种版本中，NiRAN结构域使用一种叫做GDP的分子将保护性帽附着到病毒RNA的起始位置。
斯莫尔此前详细描述了这一过程，其结构被认为已经解决。但是，NiRAN结构域也可以使用相关的分子GTP来形成保护性帽。科学家们决心开发能够全面关闭NiRAN结构域的抗病毒药物，因此渴望发现后者的GTP相关机制的具体细节。
在2022年的论文中，研究人员描述了一系列化学步骤，从水分子断裂键开始，释放RNA的5'磷酸末端。然后，该末端附着到GTP分子的β-磷酸末端，去除另一个磷酸，并借助镁离子，将剩余的GTP分子部分转移到RNA上，形成一个保护性帽，使病毒得以复制和繁衍。
团队的证据是什么？一张展示了这一过程被捕获的冷冻电子显微镜图像。为了冻结这种催化中间体，团队使用了一种称为GMPPNP的GTP模拟物。
斯莫尔饶有兴趣地阅读了这篇论文。“一发表，我就去下载他们的数据，”他说。数据不在那里。这引起了警告信号——通常在结构生物学论文发布时数据是可以获取的。然而，几个月后，当斯莫尔终于能够访问数据时，他开始发现重大的缺陷。“我试图用他们的数据制作图表，意识到存在严重问题，”他说。斯莫尔将他的担忧带给了坎贝尔和达斯特。
他们同意。“显然有些地方不对劲，”坎贝尔说。“但我们决定给另一支团队信任，重新处理他们所有的数据。”
艰难的战斗
这是费力的工作，斯莫尔负责领导。逐帧比较已发布的原子模型与实际的cryo-EM图谱，他发现了显著的现象：颜及其同事声称看到的关键分子——具体来说，就是NiRAN结构域活性位点中的GTP模拟物GMPPNP和镁离子——实际上并不存在。
不仅没有支持性的图像数据，而且这些分子在原始模型中的位置也违反了基本的化学规则，导致严重的原子冲突和不现实的电荷相互作用。斯莫尔进行了额外的测试，但即使是旨在挑选稀有粒子的先进方法也没有结果。他找不到支持颜及其同事先前产生的模型的任何证据。
一旦洛克菲勒大学的研究人员验证了他们的结果，他们便将他们的发现提交到了《细胞》。“在发表了原始模型的同一期刊上发表我们的纠正稿件非常重要，”坎贝尔说，她指出高影响力论文的更正往往在低级别期刊上被忽略。
否则，这一领域的混乱可能会引发超出实验室范围的问题，坎贝尔补充道——这是一个代价高昂的提醒，即严谨的基础生物医学研究不仅是学术上的，而且对现实世界的进展至关重要。“公司对自己的牌保密，但我们知道有几个工业团体正在研究这个问题，”她说。“基于有缺陷的结构模型所做的努力可能导致多年的时间和资源浪费。”
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