Virüslerin içindeki genetik materyal, koruyucu bir protein kaplaması olmadan uzun süre yaşayamaz. Bununla birlikte, bu proteinlerin viral genomu kapsüllemek (ve dolayısıyla korumak) için bir araya gelme süreci, özellikle çok büyük RNA genomlarına sahip olan koronavirüsler için iyi anlaşılmamıştır. ABD, Riverside'daki California Üniversitesi ve Çin'deki Songshan Lake Materials Laboratuvarı'ndaki bir çift araştırmacı, COVID-2'a neden olan koronavirüs SARS-CoV-19'nin montajı sırasında ortaya çıkan etkileşimleri belirledi ve bu etkileşimlerin nasıl olduğunu araştırdı. genomun yeni bir viryona paketlenmesine yol açar. Çalışma, bu ve diğer koronavirüslerle savaşmak için ilaçların tasarımına ve geliştirilmesine yardımcı olabilir.
SARS-CoV-2 dört yapısal protein içerir: zarf (E); zar (M); nükleokapsid (N); ve başak (S). M, E ve S proteinleri, virüsün konakçı hücrelere girmesine ve onu hasardan korumasına yardımcı olan virüsün en dış tabakasını veya zarfını birleştirmek ve oluşturmak için hayati öneme sahiptir.
Kompakt ribonükleoprotein kompleksi
Yeni çalışmada, UC-Riverside fizikçisi Roya Zandi ve eski yüksek lisans öğrencisi Siyu Li (şu anda Songhan Gölü'nde postdoc olan), SARS-CoV-2'nin bu bileşen parçalardan nasıl oluştuğunu simüle etmek için kaba taneli modeller olarak bilinen hesaplama araçlarını kullandı. Bu modeller, büyük uzunluk ölçeklerinde viral bileşenleri taklit eder ve virüs birleştirme süreçleri hakkında değerli bilgiler sağlar.
Çift, bu modelleri kullanarak, N proteinlerinin, hem protein hem de RNA'dan oluşan moleküllerin bir topluluğu olan kompakt bir ribonükleoprotein kompleksi oluşturmak için viral RNA'yı yoğunlaştırdığını hesapladı. Bu düzenek daha sonra lipit zarına gömülü M proteinleri ile etkileşime girer. Son olarak, ribonükleoprotein kompleksinin "tomurcuklanması" olarak bilinen ve viral oluşumu tamamlayan bir süreç gerçekleşir.
N proteinleri arasındaki etkileşim çok önemlidir
Araştırmacılar, modellerinde N proteininin şeklini literatürde açıklanan iyi bilinen bir yapıya dayandırdı. Zandi, "RNA, negatif yüklü bir polimerdir ve N proteinlerinde pek çok pozitif yük vardır" diye açıklıyor. "N proteinleri üzerindeki pozitif yükler ile RNA üzerindeki negatif yükler arasındaki etkileşim, RNA'nın yoğunlaşmasına neden olur."
Zandi anlatıyor Fizik dünyası N proteinleri arasındaki etkileşimlerin RNA yoğunlaşmasında çok önemli olduğu ortaya çıktı. "Simülasyonlarımızı gerçekleştirmeden önce bu etkiyi bilmiyorduk" diye ekliyor.
Çift ayrıca literatürde açıklandığı gibi yapılarına ve işlevlerine dayalı olarak M proteinlerini modelledi. Bu proteinleri, N proteinleri ile etkileşime girecek ve aynı zamanda zarı bükecek şekilde tasarladılar. Li, "İri taneli model, protein oligomerizasyonunun mekanizmalarını, yapısal proteinler tarafından RNA yoğunlaşmasını ve virüs düzeneğini kontrol eden faktörleri tahmin ederek zar-protein etkileşimlerini anlamamıza olanak sağladı" diye açıklıyor.
Süper çözünürlüklü mikroskopi, koronavirüs kopyalayan makineleri ortaya koyuyor
Geçmişte Zandi, virüs oluşumuna katkıda bulunan faktörlerin anlaşılmasının genellikle yeni terapötik stratejilere yol açtığını belirtiyor. Ona göre, dergide ayrıntıları verilen bu araştırmadan elde edilen bulgular Virüsler, benzer şekilde SARS-CoV-2 ile mücadele araçlarının sağlanmasına yardımcı olabilir. "Ortaya çıkardığımız birleştirme mekanizması, viral yapıdaki proteinleri hedef alan küçük moleküllerin tasarımını ve geliştirilmesini sağlayabilir ve bunların işlevlerini, birleştirme sürecinin aslına uygunluğunu bozacak şekilde değiştirebilir" diyor.
Uzun vadede Zandi, yeni çalışmanın deneyler ve mikroskobik tüm atom simülasyonları için bir ölçüt haline gelebileceğini düşünüyor. "Şu anda araştırmalarımızın bir sonraki aşaması için deneysel ve hesaplamalı gruplarla işbirliği yapıyoruz" diye açıklıyor. "Nihayetinde, koronavirüsleri toplanma aşamasında durdurmak için antiviral ilaçların sürekli gelişimini ilerletmek için çok ölçekli araştırmaları birbirine bağlamayı hedefliyoruz."
