ウイルス内の遺伝物質は、タンパク質の保護コーティングがなければ長く生き残ることはできません. しかし、これらのタンパク質が集合してウイルスゲノムをカプセル化する (したがって保護する) プロセスは、特に非常に大きな RNA ゲノムを持つコロナウイルスについてはよくわかっていません。 米国リバーサイドのカリフォルニア大学と中国の松山湖材料研究所の 2 人の研究者は、COVID-19 を引き起こすコロナウイルスである SARS-CoV-XNUMX の組み立て中に作用する相互作用を特定し、これらの相互作用がどのように行われたかを調査しました。ゲノムが新しいビリオンにパッケージ化されます。 この研究は、このコロナウイルスや他のコロナウイルスと戦うための薬の設計と開発に役立つ可能性があります。
SARS-CoV-2 には XNUMX つの構造タンパク質が含まれています。エンベロープ (E)。 膜 (M); ヌクレオキャプシド (N); とスパイク (S)。 M、E、および S タンパク質は、ウイルスの最外層またはエンベロープを組み立てて形成するのに不可欠であり、ウイルスが宿主細胞に侵入するのを助け、損傷から保護します。
コンパクトリボ核タンパク質複合体
新作ではUC-Riverside物理学者 ロヤ・ザンディ と彼女の元大学院生 シユ・リー (現在はソンハン湖のポスドク) は、粗視化モデルとして知られる計算ツールを使用して、SARS-CoV-2 がこれらの構成部分からどのように形成されるかをシミュレートしました。 これらのモデルは、大規模なスケールでウイルス コンポーネントを模倣し、ウイルス アセンブリ プロセスに関する貴重な情報を提供します。
これらのモデルを使用して、ペアは、Nタンパク質がウイルスRNAを凝縮して、タンパク質とRNAの両方からなる分子の集合体である、いわゆるコンパクトなリボ核タンパク質複合体を形成することを計算しました. このアセンブリは、脂質膜に埋め込まれた M タンパク質と相互作用します。 最後に、リボ核タンパク質複合体の「出芽」として知られるプロセスが起こり、ウイルスの形成が完了します。
Nタンパク質間の相互作用は非常に重要です
研究者は、文献に記載されているよく知られた構造に基づいて、モデルの N タンパク質の形状を基にしました。 「RNA は負に帯電したポリマーであり、N タンパク質には多くの正電荷があります」と Zandi は説明します。 「N タンパク質の正電荷と RNA の負電荷の間の相互作用により、RNA が凝縮します。」
ザンディは語る 物理学の世界 Nタンパク質間の相互作用がRNA凝縮において非常に重要であることが判明した. 「シミュレーションを実行するまで、この効果について知りませんでした」と彼女は付け加えます。
このペアはまた、文献に記載されているように、構造と機能に基づいて M タンパク質をモデル化しました。 彼らは、これらのタンパク質が N タンパク質と相互作用し、膜を曲げるように設計しました。 「粗視化モデルにより、タンパク質のオリゴマー化、構造タンパク質による RNA 凝縮、および膜-タンパク質相互作用のメカニズムを理解し、ウイルスのアセンブリを制御する要因を予測することができました」と Li は説明します。
超解像顕微鏡法により、コロナウイルス複製機構が明らかに
過去にザンディは、ウイルスの集合に寄与する要因を理解することが、新しい治療戦略につながることが多いと指摘しています。 彼女の見解では、ジャーナルに詳述されているこの研究からの発見は、 ウイルス、同様に SARS-CoV-2 と戦う手段を提供するのに役立つ可能性があります。 「私たちが発見した組み立てメカニズムは、ウイルス構造タンパク質を標的とする小分子の設計と開発に情報を提供し、それらの機能を変更して組み立てプロセスの忠実度を混乱させる可能性があります」と彼女は言います.
Zandi は、長期的には、この新しい研究が実験や微視的な全原子シミュレーションのベンチマークになる可能性さえあると考えています。 「私たちは現在、調査の次の段階に向けて実験グループや計算グループと協力しています」と彼女は明かします。 「最終的には、マルチスケールの研究を結び付けて、集合段階でコロナウイルスを阻止する抗ウイルス薬の継続的な開発を促進することを目指しています。」
