A vírusokban lévő genetikai anyag nem tud sokáig fennmaradni fehérje védőbevonata nélkül. Azonban a folyamat, amelynek során ezek a fehérjék összeállnak a vírusgenom kapszulázására (és ezáltal védelmére), nem teljesen ismert – különösen a koronavírusok esetében, amelyek nagyon nagy RNS-genomokkal rendelkeznek. A Riverside-i Kaliforniai Egyetem (USA) és a kínai Songshan Lake Materials Laboratory kutatópáros most azonosította a COVID-2-et okozó koronavírus, a SARS-CoV-19 összeállítása során előforduló kölcsönhatásokat, és feltárta, hogyan hatnak ezek a kölcsönhatások. ahhoz vezet, hogy a genom egy új virionba csomagolódik. A munka segíthet a gyógyszerek tervezésében és fejlesztésében, amelyekkel ez és más koronavírusok leküzdhetők.
A SARS-CoV-2 négy szerkezeti fehérjét tartalmaz: burok (E); membrán (M); nukleokapszid (N); és tüske (S). Az M, E és S fehérjék létfontosságúak a vírus legkülső rétegének vagy burkának összeállításához és kialakításához, amely segít a vírusnak bejutni a gazdasejtekbe, valamint megvédi a károsodástól.
Kompakt ribonukleoprotein komplex
Az új műben az UC-Riverside fizikusa Roya Zandi és egykori végzős diákja Siyu Li (aki jelenleg posztdoktori a Songhan Lake-nél) durvaszemcsés modellekként ismert számítási eszközöket használt annak szimulálására, hogyan alakul ki a SARS-CoV-2 ezekből az alkotórészekből. Ezek a modellek nagy méretekben utánozzák a víruskomponenseket, és értékes információkat szolgáltatnak a vírusok összeállítási folyamatairól.
Ezekkel a modellekkel a páros kiszámította, hogy az N fehérjék a vírus RNS-t kondenzálják, és úgynevezett kompakt ribonukleoprotein komplexet képeznek, amely fehérjéből és RNS-ből álló molekulák együttese. Ez az összeállítás ezután kölcsönhatásba lép a lipidmembránba ágyazott M fehérjékkel. Végül a ribonukleoprotein komplex „bimbózásaként” ismert folyamat végbemegy, és befejezi a vírusképződést.
Az N fehérjék közötti kölcsönhatás nagyon fontos
A kutatók modelljükben az N-fehérje alakját a szakirodalomban jól ismert szerkezetre alapozták. „Az RNS egy negatív töltésű polimer, és sok pozitív töltés van az N-fehérjékben” – magyarázza Zandi. "Az N fehérjék pozitív töltései és az RNS negatív töltései közötti kölcsönhatás az RNS kondenzációját eredményezi."
Zandi meséli Fizika Világa hogy az N fehérjék közötti kölcsönhatások nagyon fontosnak bizonyultak az RNS kondenzációjában. „A szimulációink végrehajtása előtt nem tudtunk erről a hatásról” – teszi hozzá.
A pár az M fehérjéket is modellezte szerkezetük és funkciójuk alapján, ahogy az irodalomban leírták. Úgy tervezték ezeket a fehérjéket, hogy kölcsönhatásba lépjenek az N-fehérjékkel, és meghajlítsák a membránt is. "A durvaszemcsés modell lehetővé tette számunkra, hogy megértsük a fehérje oligomerizációjának, a szerkezeti fehérjék általi RNS-kondenzációnak és a membrán-fehérje kölcsönhatásoknak a mechanizmusait, előre jelezve azokat a tényezőket, amelyek szabályozzák a vírus összeállítását" - magyarázza Li.
A szuperfelbontású mikroszkóppal a koronavírus-szaporító gépezet látható
Zandi a múltban megjegyzi, hogy a vírusok összegyűjtéséhez hozzájáruló tényezők megértése gyakran új terápiás stratégiákhoz vezetett. Véleménye szerint ennek a kutatásnak az eredményei, amelyet a folyóirat részletez Vírusok, hasonlóképpen segíthet a SARS-CoV-2 elleni küzdelemben. "Az általunk feltárt összeállítási mechanizmus segíthet a kis molekulák tervezésében és fejlesztésében, amelyek a vírusszerkezet fehérjéit célozzák meg, módosítva azok funkcióit, hogy megzavarják az összeállítási folyamat hűségét" - mondja.
Hosszabb távon Zandi úgy gondolja, hogy az új munka akár a kísérletek és a mikroszkopikus, teljes atomszimulációk mércéjévé is válhat. „Jelenleg kísérleti és számítási csoportokkal dolgozunk együtt a vizsgálatunk következő szakaszában” – árulta el. „Végső soron arra törekszünk, hogy a többléptékű kutatást összekapcsoljuk a vírusellenes gyógyszerek folyamatos fejlesztésének előmozdítása érdekében, hogy megállítsák a koronavírusokat az összeállítási szakaszukban.”
