바이러스 내부의 유전 물질은 단백질 보호 코팅 없이는 오래 생존할 수 없습니다. 그러나 바이러스 게놈을 캡슐화(따라서 보호)하기 위해 이러한 단백질이 조립되는 과정은 특히 매우 큰 RNA 게놈을 가진 코로나바이러스의 경우 잘 이해되지 않습니다. 미국 리버사이드에 있는 캘리포니아 대학교와 중국의 송산 호수 재료 연구소의 한 쌍의 연구원은 이제 COVID-2를 유발하는 코로나바이러스인 SARS-CoV-19 조립 중에 작용하는 상호 작용을 식별하고 이러한 상호 작용이 어떻게 이루어지는지 탐구했습니다. 게놈이 새로운 비리온으로 패키징되도록 합니다. 이 작업은 이 코로나바이러스와 다른 코로나바이러스에 맞서 싸울 약물의 설계 및 개발을 도울 수 있습니다.
SARS-CoV-2에는 XNUMX개의 구조 단백질이 포함되어 있습니다: 엔벨로프(E); 막(M); 뉴클레오캡시드(N); 및 스파이크(S). M, E 및 S 단백질은 바이러스가 숙주 세포에 들어가 손상되지 않도록 보호하는 데 도움이 되는 바이러스의 최외층 또는 외피를 조립하고 형성하는 데 필수적입니다.
소형 리보핵단백질 복합체
신작에서 UC-리버사이드 물리학자 로야 잔디 그리고 그녀의 전 대학원생 리 시유 (현재 Songhan Lake의 박사후 연구원)는 이러한 구성 요소에서 SARS-CoV-2가 형성되는 방식을 시뮬레이션하기 위해 거친 모델로 알려진 계산 도구를 사용했습니다. 이러한 모델은 큰 길이의 바이러스 구성 요소를 모방하고 바이러스 어셈블리 프로세스에 대한 중요한 정보를 제공합니다.
이 모델을 사용하여 두 사람은 N 단백질이 바이러스 RNA를 응축하여 단백질과 RNA로 구성된 분자 집합체인 소위 소형 리보핵단백질 복합체를 형성한다고 계산했습니다. 그런 다음 이 어셈블리는 지질막에 내장된 M 단백질과 상호 작용합니다. 마지막으로, 리보핵단백질 복합체의 "발아"로 알려진 과정이 일어나 바이러스 형성이 완료됩니다.
N 단백질 간의 상호 작용은 매우 중요합니다.
연구원들은 문헌에 기술된 잘 알려진 구조에 대한 모델에서 N 단백질의 모양을 기반으로 했습니다. "RNA는 음전하를 띤 고분자이며 N 단백질에는 많은 양전하가 있습니다."라고 Zandi는 설명합니다. "N 단백질의 양전하와 RNA의 음전하 사이의 상호 작용으로 인해 RNA가 응축됩니다."
잔디가 말하다 물리 세계 N 단백질 간의 상호 작용이 RNA 응축에서 매우 중요한 것으로 밝혀졌습니다. “시뮬레이션을 수행하기 전에는 이 효과에 대해 몰랐습니다.”라고 그녀는 덧붙입니다.
쌍은 또한 문헌에 설명된 대로 구조와 기능을 기반으로 M 단백질을 모델링했습니다. 그들은 N 단백질과 상호 작용하고 막을 구부리도록 이러한 단백질을 설계했습니다. "거친 입자 모델을 통해 우리는 단백질 올리고머화, 구조 단백질에 의한 RNA 응축 및 막-단백질 상호 작용의 메커니즘을 이해하고 바이러스 어셈블리를 제어하는 요인을 예측할 수 있었습니다."라고 Li는 설명합니다.
초고해상도 현미경으로 코로나바이러스 복제 기계 발견
과거에 Zandi는 바이러스 조립에 기여하는 요인을 이해하는 것이 종종 새로운 치료 전략으로 이어졌다고 지적합니다. 그녀의 관점에서 저널에 자세히 설명된 이 연구의 결과는 바이러스, 유사하게 SARS-CoV-2를 퇴치하는 수단을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. "우리가 발굴한 조립 메커니즘은 바이러스 구조 단백질을 표적으로 하는 소분자의 설계 및 개발에 정보를 제공할 수 있으며, 조립 과정의 충실도를 방해하도록 기능을 수정합니다."라고 그녀는 말합니다.
장기적으로 Zandi는 새로운 작업이 실험 및 현미경 전체 원자 시뮬레이션의 벤치마크가 될 수 있다고 생각합니다. "우리는 현재 조사의 다음 단계를 위해 실험 및 전산 그룹과 협력하고 있습니다."라고 그녀는 밝혔습니다. "궁극적으로 우리는 조립 단계에서 코로나바이러스를 체포하기 위한 항바이러스 약물의 지속적인 개발을 위해 다중 규모 연구를 연결하는 것을 목표로 합니다."
