ماده ژنتیکی درون ویروس ها بدون پوشش محافظ پروتئین نمی تواند برای مدت طولانی زنده بماند. با این حال، فرآیندی که طی آن این پروتئین‌ها جمع می‌شوند تا ژنوم ویروس را محصور کنند (و بنابراین محافظت می‌کنند) به خوبی درک نشده است - به‌ویژه برای کروناویروس‌ها که ژنوم‌های RNA بسیار بزرگی دارند. یک جفت محقق در دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید، ایالات متحده و آزمایشگاه مواد دریاچه سونگشان در چین، اکنون فعل و انفعالاتی را که در جریان مونتاژ SARS-CoV-2، ویروس کرونا که باعث COVID-19 می‌شود، شناسایی کرده‌اند و چگونگی این فعل و انفعالات را بررسی کرده‌اند. منجر به بسته بندی ژنوم در یک ویریون جدید می شود. این کار می تواند به طراحی و توسعه داروهایی برای مبارزه با این ویروس و سایر ویروس ها کمک کند.
SARS-CoV-2 شامل چهار پروتئین ساختاری است: پاکت (E)؛ غشاء (M)؛ نوکلئوکپسید (N); و سنبله (S). پروتئین های M، E و S برای جمع آوری و تشکیل خارجی ترین لایه یا پوشش ویروس حیاتی هستند که به ویروس کمک می کند تا وارد سلول های میزبان شود و همچنین از آن در برابر آسیب محافظت می کند.
کمپلکس ریبونوکلئوپروتئین فشرده
در کار جدید، فیزیکدان UC-Riverside رویا زندی و دانشجوی ارشد سابقش سیو لی (که اکنون فوق دکترای دریاچه سونگان است) از ابزارهای محاسباتی معروف به مدل‌های درشت دانه برای شبیه‌سازی نحوه تشکیل SARS-CoV-2 از این بخش‌های تشکیل‌دهنده استفاده کرد. این مدل‌ها از اجزای ویروسی در مقیاس‌های بزرگ تقلید می‌کنند و اطلاعات ارزشمندی را در مورد فرآیندهای مونتاژ ویروس ارائه می‌کنند.
با استفاده از این مدل‌ها، این جفت محاسبه کردند که پروتئین‌های N، RNA ویروسی را متراکم می‌کنند تا یک کمپلکس ریبونوکلئوپروتئین فشرده را تشکیل دهند که مجموعه‌ای از مولکول‌های متشکل از پروتئین و RNA است. سپس این مجموعه با پروتئین های M تعبیه شده در غشای لیپیدی تعامل می کند. در نهایت، فرآیندی به نام "جوانه زدن" مجموعه ریبونوکلئوپروتئینی انجام می شود و تشکیل ویروس را تکمیل می کند.
تعامل بین پروتئین های N بسیار مهم است
محققان شکل پروتئین N را در مدل خود بر اساس ساختار شناخته شده ای که در ادبیات شرح داده شده است، قرار دادند. زندی توضیح می دهد: «RNA یک پلیمر با بار منفی است و بارهای مثبت زیادی در پروتئین های N وجود دارد. برهمکنش بین بارهای مثبت پروتئین های N و بارهای منفی روی RNA منجر به تراکم RNA می شود.
زندی می گوید دنیای فیزیک که برهمکنش بین پروتئین های N در تراکم RNA بسیار مهم است. او می‌افزاید: «ما قبل از انجام شبیه‌سازی‌هایمان از این اثر اطلاعی نداشتیم.
این جفت همچنین پروتئین های M را بر اساس ساختار و عملکرد آنها که در ادبیات توضیح داده شده است مدلسازی کردند. آنها این پروتئین ها را به گونه ای طراحی کردند که با پروتئین های N برهم کنش داشته باشند و همچنین غشاء را خم کنند. لی توضیح می‌دهد: «مدل درشت دانه به ما امکان می‌دهد مکانیسم‌های الیگومریزاسیون پروتئین، تراکم RNA توسط پروتئین‌های ساختاری و فعل و انفعالات غشا-پروتئین را درک کنیم و عواملی را که مجموعه ویروس را کنترل می‌کنند، پیش‌بینی کنیم.
میکروسکوپ با وضوح فوق العاده دستگاه تکثیر ویروس کرونا را نشان می دهد
در گذشته، زندی خاطرنشان می کند که درک عواملی که در تجمع ویروس نقش دارند، اغلب به استراتژی های درمانی جدید منجر شده است. به نظر وی، یافته های این تحقیق که به تفصیل در مجله آمده است ویروس ها، به طور مشابه می تواند به ارائه ابزاری برای مبارزه با SARS-CoV-2 کمک کند. او می‌گوید: «مکانیسم مونتاژی که ما کشف کرده‌ایم می‌تواند طراحی و توسعه مولکول‌های کوچکی را که پروتئین‌های ساختار ویروسی را هدف قرار می‌دهند و عملکرد آنها را تغییر می‌دهد تا وفاداری فرآیند مونتاژ را مختل کند، اطلاع دهد.
در بلندمدت، زندی فکر می‌کند که کار جدید حتی می‌تواند به معیاری برای آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های میکروسکوپی تمام اتم تبدیل شود. او می گوید: «ما در حال حاضر با گروه های آزمایشی و محاسباتی برای مرحله بعدی تحقیقات خود همکاری می کنیم. در نهایت، هدف ما این است که تحقیقات چند مقیاسی را برای توسعه مداوم داروهای ضد ویروسی برای دستگیری ویروس‌های کرونا در مرحله مونتاژ آنها به هم متصل کنیم.
