Vědci objevují příležitost narušit dynamiku SARS-CoV-2 a zabránit přenosu COVID-19

strukturální model SARS-CoV-2 Protein Spike, jak se virus spojuje s lidskými hostitelskými buňkami, odhaluje příležitost narušit dynamiku a zastavit přenos.

Vědci simulovali přechod proteinové struktury SARS-CoV-2 z doby rozpoznání hostitelské buňky do doby jejího vstupu, podle studie publikované 31. srpna 2021 v eLife.

Výzkum ukazuje, že struktura umožněná molekulami cukru na špičkovém proteinu může být nezbytná pro vstup buněk a že narušení této struktury by mohlo být strategií k zastavení přenosu viru.

Základním aspektem životního cyklu SARS-CoV-2 je jeho schopnost vázat se na hostitelské buňky a přenášet svůj genetický materiál. Dosahuje toho prostřednictvím svého ostnatého proteinu, který se skládá ze tří samostatných složek – transmembránového svazku, který ukotví hrot viru, a dvou podjednotek S (S1 a S2) na vnější straně viru. K infikování lidské buňky se podjednotka S1 váže na molekulu na povrchu lidských buněk zvanou ACE2 a podjednotka S2 odděluje a spojuje virové a lidské buněčné membrány. Přestože je tento proces znám, přesné pořadí, ve kterém k němu dochází, dosud nebylo objeveno. Pochopení pohybů těchto proteinových struktur v mikrosekundovém a atomovém měřítku by však mohlo odhalit potenciální cíle pro COVID-19 léčba nebo léčba.

Studijní tým vysvětluje, že „většina současných terapeutik a vakcín SARS-CoV-2 se zaměřila na krok rozpoznávání ACE2 virové invaze, ale alternativní strategií je zaměřit se na strukturální změny, které umožňují integraci viru s lidskou hostitelskou buňkou“. -Author José N.Onuchic, Harry C & Olga K Wiess profesor fyziky na Rice University, Houston, USA a spoluředitel Centra teoretické biofyziky „Ale experimentálně ověřit tyto přechodné časové struktury je velmi obtížné, a proto jsme použili počítačové simulace, které jsou dostatečně zjednodušené na prozkoumání tohoto velkého systému, ale zachovávají dostatek fyzických detailů, aby zachytily dynamiku podjednotky S2 při jejím přechodu mezi pre-fúzí a post- fúzní formy. “

Tým se zvláště zajímal o roli molekul cukru v špičkovém proteinu nazývaném glykany. Aby zjistili, zda počet, typ a poloha glykanů hrají roli ve fázi fúze membrány vstupu virových buněk zprostředkováním těchto mezilehlých konfigurací hrotů, provedli tisíce simulací s all-kukuřice Podvozkový model. Tyto modely vám umožňují předpovídat trajektorii atomů v čase s přihlédnutím ke statickým silám – tedy jak sousední atomy ovlivňují pohyb ostatních.

Simulace odhalily, že glykany tvoří „klec“ zachycující „hlavu“ podjednotky S2, což způsobuje, že se přechodně pozastaví mezi tím, kdy se odpojí z podjednotky S1 a kdy dojde k fúzi virové a buněčné membrány. Když glykany nebyly přítomny, podjednotka S2 strávila v této konformaci mnohem méně času.

Simulace také naznačují, že fixace hlavy S2 na specifický lokus pomáhá podjednotce S2 rekrutovat lidské hostitelské buňky a integrovat se s jejich membránami tím, že umožňuje rozšíření krátkých proteinů nazývaných fúzní peptidy z viru. Glykosylace S2 skutečně významně zvýšila pravděpodobnost rozšíření fúzního peptidu na membránu hostitelské buňky, zatímco v nepřítomnosti glykanů existovala pouze okrajová možnost tohoto výskytu.

Naše simulace naznačují, že glykany mohou během zvýšeného transportu bílkovin způsobit pauzy. Spoluautor Paul C. Whitford, docent v Centru pro teoretickou biofyziku a katedře fyziky, Northeastern University, Boston, USA, dospěl k závěru, že to představuje důležitou příležitost pro fúzní peptidy k zachycení hostitelské buňky. „Při absenci glykanů by virová částice pravděpodobně nevstoupila do hostitele. Naše studie odhaluje, jak mohou glykany kontrolovat infekci, a poskytuje základ pro experimentální zkoumání faktorů, které ovlivňují dynamiku tohoto cirkulujícího a smrtícího patogenu.“

Odkaz: „Stereoconfined přeskupení SARS-CoV-2 protein spike kontrolní buněčné invaze“ Esteban Dodeiro-Rojas, Jose N Unuchek a Paul Charles Whitford, 31. srpna 2021 K dispozici zde. eLife.
DOI: 10,7554 / eLife.70362