Wetenschappers ontdekken mogelijkheid om SARS-CoV-2-dynamiek te verstoren en overdracht van COVID-19 te voorkomen

SARS-CoV-2 gebruikt zijn spike-eiwit om zich aan de gastheercel te hechten.

structuurmodel van SARS-CoV-2 Spike-eiwit als het virus versmelt met menselijke gastheercellen, onthult een mogelijkheid om de dynamiek te verstoren en de overdracht te stoppen.

Volgens een studie die op 31 augustus 2021 in eLife.

Het onderzoek toont aan dat de structuur die mogelijk wordt gemaakt door suikermoleculen op het spike-eiwit essentieel kan zijn voor het binnendringen van cellen en dat het verstoren van deze structuur een strategie zou kunnen zijn om de overdracht van virussen te stoppen.

Een essentieel aspect van de levenscyclus van SARS-CoV-2 is het vermogen om zich aan gastheercellen te binden en het genetische materiaal ervan over te dragen. Het bereikt dit door zijn stekelige eiwit, dat uit drie afzonderlijke componenten bestaat: de transmembraanbundel die de piek aan het virus verankert, en twee S-subeenheden (S1 en S2) aan de buitenkant van het virus. Om een ​​menselijke cel te infecteren, bindt de S1-subeenheid zich aan een molecuul op het oppervlak van menselijke cellen dat ACE2 wordt genoemd, en de S2-subeenheid scheidt en versmelt virale en menselijke celmembranen. Hoewel dit proces bekend is, is de exacte volgorde waarin het plaatsvindt nog niet ontdekt. Het begrijpen van de bewegingen op microsecondeschaal en atomaire schaal van deze eiwitstructuren zou echter potentiële doelen voor kunnen onthullen COVID-19 behandeling of behandeling.

Het onderzoeksteam legt uit dat “de meeste huidige SARS-CoV-2-therapieën en vaccins zich hebben gericht op de ACE2-herkenningsstap van virusinvasie, maar een alternatieve strategie is om zich te richten op de structurele verandering waardoor het virus kan integreren met de menselijke gastheercel.” -Auteur José N. Onuchic, Harry C & Olga K Wiess Professor in de natuurkunde aan de Rice University, Houston, VS, en mededirecteur van het Center for Theoretical Biophysics. “Maar het experimenteel verifiëren van deze tijdelijke structuren is erg moeilijk, en daarom hebben we computersimulaties gebruikt die voldoende vereenvoudigd zijn om dit grote systeem te onderzoeken, maar met voldoende fysieke details om de dynamiek van de S2-subeenheid vast te leggen terwijl deze overgaat tussen pre-fusie en post-fusie vormen.”

READ  Een verbluffende fossiele vondst waarbij een dinosaurus op een volledige set eieren zit

Het team was vooral geïnteresseerd in de rol van suikermoleculen in een spike-eiwit genaamd glycanen. Om erachter te komen of het aantal, het type en de positie van glycanen een rol spelen in de membraanfusiefase van virale celinvoer door deze intermediaire piekconfiguraties te bemiddelen, voerden ze duizenden simulaties uit met behulp van allemaïs Op chassis gebaseerd model. Met deze modellen kun je het pad van atomen in de loop van de tijd voorspellen, rekening houdend met statische krachten – dat wil zeggen, hoe naburige atomen de beweging van anderen beïnvloeden.

Simulaties toonden aan dat de glycanen een ‘kooi’ vormen die de ‘kop’ van de S2-subeenheid opsluit, waardoor deze pauzeert tussen het moment dat het loskomt van de S1-subeenheid en wanneer de virale en cellulaire membranen worden gefuseerd. Wanneer de glycanen niet aanwezig waren, bracht de S2-subeenheid veel minder tijd door in deze conformatie.

De simulaties geven ook aan dat fixatie van de S2-kop op een specifieke locus de S2-subeenheid helpt om menselijke gastheercellen te rekruteren en te integreren met hun membranen, door de verlenging van korte eiwitten, fusiepeptiden genaamd, van het virus mogelijk te maken. Inderdaad, glycosylering van S2 verhoogde de waarschijnlijkheid dat het fusiepeptide zich uitstrekte tot het gastheercelmembraan significant, terwijl er in de afwezigheid van glycanen slechts een marginale mogelijkheid was dat dit zou gebeuren.

Onze simulaties geven aan dat glycanen pauzes kunnen veroorzaken tijdens spike-eiwittransport. Co-auteur Paul Whitford, universitair hoofddocent in het Center for Theoretical Biophysics en Department of Physics, Northeastern University, Boston, VS, concludeert dat dit een belangrijke kans biedt voor fusiepeptiden om de gastheercel te vangen. “Bij afwezigheid van glycanen zal het virale deeltje waarschijnlijk niet in de gastheer komen. Onze studie onthult hoe glycanen infectie kunnen beheersen en biedt een basis voor experimenteel onderzoek naar factoren die de dynamiek van deze circulerende en dodelijke ziekteverwekker beïnvloeden.”

READ  Een botsing met een witte dwerg heeft een excentrieke sterzombie voortgebracht

Referentie: “Stereoconfined herschikking van SARS-CoV-2 eiwit spike-controle celinvasie” door Esteban Dodeiro-Rojas, Jose N Unuchek en Paul Charles Whitford, 31 augustus 2021, hier beschikbaar. eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.70362

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *