也谈谈 Delta 病毒

天南地北,虚虚实实,过去未来,随便说说,想那说那。--- 也不全是瞎掰,信不信在你。
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一种病毒大体可有三种特征:传染性,致病性和抗免疫性能。这三种特性有时候很难分开,因为一种变异可能导致病毒一种特性或者多种特性的变化。如果传染性增加,其他变化不大,其结果就是染病的人多一些。致病性就不一样了。致病性增加,重症患者增多,会让医疗系统不堪重负。新冠的致病性应该主要由它的S蛋白引起(当然这是笔者的个人看法)理由是注射疫苗后在人体中仅仅生成了S蛋白,并没有病毒的其他组成成分没,但是人体的反应几乎等同感染了新冠后的许多症状。当然各种症状都很轻,因为S蛋白的浓度很轻很有限,不像真正的感染,S蛋白的“供应”源源不断那样。抗免疫性就是现有的抗体对病毒的中和能力下降或者消失。 

传染性高有两个表现,第一,少量的病毒(吸入)就会导致感染,第二病毒进入人体后能很快复制自己,因此能在较短的时间内成为传染源。新冠病毒进入人体后, 首先要和人体细胞表面的受体(ACE2)结合。这个结合是动态的,就是说结合后,又会分开,分开后,又会再结合,再分开,这是一个平衡过程。有一个常数(Kd)衡量结合的紧密程度。野生的新冠Kd大约为75nM(呐摩尔)。如果病毒浓度低于75nM,则病毒处于闲散状态。这时,如果人体的免疫系统发达,从身体其他部门兼程赶来的免疫细胞,就会消灭这些外来的入侵者。如果病毒(S蛋白)超过这个浓度,就有一部分病毒和人体细胞的受体结合。和受体结合仅仅是第一步。第二步,病毒要进入细胞,利用人体细胞的复制能力繁殖自己。

新冠病毒的S蛋白有两个单元:S1和S2。S1负责和人体的受体(ACE2)结合,S2 负责在人体细胞表面打洞,当S2打好洞后,在整个病毒颗粒就会进入人体细胞。这两个单元是连接在一起的,只有当S1 和ACE2结合后,病毒就会利用人体细胞表面的剪切酶把S1和S2剪开。据说剪切的快慢会影响的病毒进入细胞的效率。记得去年有印度人在网上登出一篇文章,说是在S1和S2之间有一个插入了的小片段PRRA。因为有了这个小片段,弗林蛋白酶工作的效率会更高。据此,他们称,这个病毒是人造的。为什么有了这个小片段剪切酶的工作效率会增高?R是精氨酸的代号,它带一个正电荷。当两个精氨酸(正电荷)在一起 蛋白片段就会张开,形成一个环状。如同剪断拉紧了的绳子一样,弗林蛋白酶的工作自然容易得多。 

好了,应该说说这个举世闻名的Delta病毒了。这个变种有什么特点?Delta变种有许多点为变异,T19R, G142D, 156del, 157del, R158G, L452R, T478K, D614G, P681R, D950N。前五个在结构区,一般认为对病毒的性质影响不大,因为结构区的变化,很少会影响到S蛋白和人体细胞表面的受体 (ACE2) 的结合能力。所谓的结构区,也就是搭个架子而已。好像一个人的腿受伤了,不会影响他的坐在键盘前的打字能力一样。 

L452R, T478K属于和受体结合区部位,影响比较大。但是也不是特别大的影响,据报道 L452R, T478K两个合在一起,和ACE2的结合常数大约在57nM 左右,相比野生的新冠病毒RBD的结合常数75nM,虽然小了一点,不算很出格。那么Delta病毒的高传染性该怎么解释? 很可能是由于P681R。前面提到的PRRA中的P就是这个681处的。现在那个能提高弗林蛋白酶工作效率的PRRA就成了RRRA. 同样的道理,如果PRRA能提高剪切酶的效率,没有任何理由怀疑RRRA能进一步提高剪切效率。所以Delta病毒的高效复制就是自然的了。据说原来野生的新冠病毒的潜伏期大约是7-10天左右。现在据说这个Delta病毒的潜伏期缩短为4-5天。可能的原因是病毒进入人体的速度快了,复制的周期缩短了,发病“及时”了。如果以前怀疑PRRA是人为插入的,是否现在要进一步怀疑这个P681R是什么人的“杰作”? 我看不是,原来的所谓人为插入也是扯淡。

好在虽然Delta病毒具有很高的高传染性,但是现在的主要几个疫苗还管用,虽然保护效率也降低了许多。就是说疫苗所用的抗原和Delta病毒的抗原差别不很大。不像南非的那个beta变种,简直算是“男变女妆”,或者“变性”了,大约有少一半左右的疫苗所产生的抗体 对于beta变种完全无效(认不得了)。此外,beta变种和ACE2 的结合能力更强,而且现有疫苗的效率大大的降低,好在南非那个变种的传染性没有这个delta 厉害。如果将来有一天delta和beta 组成了新的联盟,人类就要抓瞎一段时间了。

spot321 发表评论于
谢谢科普!
curiousGeorge2 发表评论于
thanks for sharing this.
遍野无尘 发表评论于
回复 '茅山道士' 的评论 :
谢道长鼓励
茅山道士 发表评论于
给作者鼓鼓劲儿,通篇而论这是个很好的文章!
遍野无尘 发表评论于
回复 'gx123' 的评论 :
如果没有系统地学过热力学,可以参考一下维基,特别是有关平衡常数

https://en.wikipedia.org/wiki/Equilibrium_constant
没必要,我几十年前就从化学热力学的研究生毕业了。

难道,当病毒浓度太低而无法感染,[Virus.ACE2] =0,是因为没有平衡?一定要感染了才平衡?
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感染和平衡 是两个概念,平衡是学术意义。和感染没有关系。不平衡也可以感染。感染了也不一定会平衡。
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这么说来,热力学包含了动力学?
------ 随你怎么理解。因为你缺乏基本的科学素质,我们不必要再讨论了。
gx123 发表评论于
遍野无尘2021-07-05 13:46:22
1) 一般化学/生化反应,都把生成物写在右边,而平衡常数应为
K = (生成物活度)/((反应物1活度)*(反应物2活度)...) = exp(-dG/RT); 这里dG=吉布斯自由能改变,等等。
最重要的是,K是一个无量纲数,表示反应的强度。因此不能颠倒分子分母。
----------------------------
Keq= 1/Kd Keq叫平衡常熟,而Kd叫离解常数. 生化酶反应很多时候用离解常数。
平衡常熟 K 绝大多数时候不是无量纲数,而是有量纲的 例如刚才的Kd就是 mole/L
建议您看看。
https://www.andrew.cmu.edu/course/03-231/LecF05/Lec11/Lec11.pdf
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如果没有系统地学过热力学,可以参考一下维基,特别是有关平衡常数
https://en.wikipedia.org/wiki/Equilibrium_constant

2) 即便按作者,反着写:
K = [Virus]*[ACE2]/[Virus?ACE2] 这里把(活度)改成了[浓度],忽略了伽马等,
那么,当病毒还没“着落”时,[Virus?ACE2] =0,K已经是无穷大了?
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当还没有“着落”时,这时候没有平衡,因此热力学不适用。K就没有意义。
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难道,当病毒浓度太低而无法感染,[Virus.ACE2] =0,是因为没有平衡?一定要感染了才平衡?

3) 众所周知,热力学只讲平衡态,与时间无关。因此,没有动力学参与,非常容易误导。
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热力学谈平衡,与时间无关没。 但是从微观来说,K是动力学的平衡结果。 是当正反应和逆反应相等时候的结果,有时候K可以写成 K== k(f)/k(r) = k(on)/k(off)
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这么说来,热力学包含了动力学?


遍野无尘 发表评论于 2021-07-05 14:10:39

虽然用 exp(-dG/RT)计算平衡常数,看起来好像是无量纲,其实结果的量纲是隐含在计算dG的过程中,要看是n个反应物和 m个生成物了。K 的量纲就是m-n。这时因为 平衡常数(K)和反应商(Q)是通过dG过渡的。反应商(Q)的量纲就是平衡常数(K)的量纲。
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K的量纲是隐含在计算dG的过程中?
(需要提醒一下,G是状态的函数。。。)
遍野无尘 发表评论于
生成物有时候是洛合产物,有时候可以是离解产物。
像刚才的Keq 和Kd, 其 dG(eq)= - dG(d) 就可以了,计算的结果不会有问题。

虽然用 exp(-dG/RT)计算平衡常数,看起来好像是无量纲,其实结果的量纲是隐含在计算dG的过程中,要看是n个反应物和 m个生成物了。K 的量纲就是m-n。这时因为 平衡常数(K)和反应商(Q)是通过dG过渡的。反应商(Q)的量纲就是平衡常数(K)的量纲。
遍野无尘 发表评论于
遍野无尘2021-07-05 13:46:22
1) 一般化学/生化反应,都把生成物写在右边,而平衡常数应为
K = (生成物活度)/((反应物1活度)*(反应物2活度)...) = exp(-dG/RT); 这里dG=吉布斯自由能改变,等等。
最重要的是,K是一个无量纲数,表示反应的强度。因此不能颠倒分子分母。
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Keq= 1/Kd Keq叫平衡常熟,而Kd叫离解常数. 生化酶反应很多时候用离解常数。
平衡常熟 K 绝大多数时候不是无量纲数,而是有量纲的 例如刚才的Kd就是 mole/L
建议您看看。
https://www.andrew.cmu.edu/course/03-231/LecF05/Lec11/Lec11.pdf

2) 即便按作者,反着写:
K = [Virus]*[ACE2]/[Virus?ACE2] 这里把(活度)改成了[浓度],忽略了伽马等,
那么,当病毒还没“着落”时,[Virus?ACE2] =0,K已经是无穷大了?
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当还没有“着落”时,这时候没有平衡,因此热力学不适用。K就没有意义。

3) 众所周知,热力学只讲平衡态,与时间无关。因此,没有动力学参与,非常容易误导。
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热力学谈平衡,与时间无关没。 但是从微观来说,K是动力学的平衡结果。 是当正反应和逆反应相等时候的结果,有时候K可以写成 K== k(f)/k(r) = k(on)/k(off)
gx123 发表评论于
感谢作者有兴趣进一步讨论。
1) 一般化学/生化反应,都把生成物写在右边,而平衡常数应为
K = (生成物活度)/((反应物1活度)*(反应物2活度)...) = exp(-dG/RT); 这里dG=吉布斯自由能改变,等等。
最重要的是,K是一个无量纲数,表示反应的强度。因此不能颠倒分子分母。

2) 即便按作者,反着写:
K = [Virus]*[ACE2]/[Virus?ACE2] 这里把(活度)改成了[浓度],忽略了伽马等,
那么,当病毒还没“着落”时,[Virus?ACE2] =0,K已经是无穷大了?

3) 众所周知,热力学只讲平衡态,与时间无关。因此,没有动力学参与,非常容易误导。
遍野无尘 发表评论于
回复 'gx123' 的评论 :
Kd = [病毒][ACE2] /[病毒.ACE2]。单位是M/升.
Kd 的数值是当有一半的ACE2被占据时,液体中病毒的浓度值。假如人体细胞表面的ACE2只有十个,如果被占据的数目是5,这时候在液体中病毒的浓度就等于Kd。因此75nM 是相对于液体中有大约1M的ACE2而言的。因为ACE2 在人体细胞表面中没有那么多,则病毒的实际数目也不会要达到75nM。热力学的概念是相对强度,而不是要指实际的数目。
歲月沈香 发表评论于
涨姿势!好文!
cowwoman 发表评论于
说的好明白。谢谢。

gx123 发表评论于
看来,这帮所谓的“专家”连热力学的基本概念都没弄清楚。
茅山道士 发表评论于
病毒直径约60-120纳米,也就是0.1 微米左右,1毫米是1000微米
遍野无尘 发表评论于
回复 'gx123' 的评论 :
Kd是热力学的强度概念 是指S蛋白和ACE2结合强度的大小,也就是off/on 的相对平衡比率。发表的文章大都在这个nM数量级。
gx123 发表评论于
(“由于单个病毒大约有0.1毫米直径”,应为 “由于单个病毒大约有0.1微米直径,万分之一毫米”)
gx123 发表评论于
“浓度”除了摩尔数,还需要体积单位。若“平衡浓度”高达75n摩尔/升,则每升体积已有4.5*10^16个病毒,或者,每毫米长度排有近4000个。由于单个病毒大约有0.1毫米直径,这时它们几乎是一个个挨着了!
gladys 发表评论于
现在Delta在没有打疫苗的小孩子中间流传。是不是小孩子们感染了Delta,痊愈之后就带免疫力了?那么小孩子们集体感染一番也是好事。
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