Białka Koronawirusa Przekształcają Się W 10 Różnych Kształtów, Aby Zaatakować Komórki

Opublikowany dnia: 2020-10-19
Przeczytano: 685
Autor: Barbarella
Opublikowany w kategorii: Budowanie sylwetki

Nowy koronawirus wykorzystuje swoje „białka kolców” do przyczepiania się do ludzkich komórek i atakowania ich. Jednak aby to zrobić, zgodnie z nowym badaniem skoki zmieniają się w co najmniej 10 różnych kształtów.
Na początku pandemii naukowcy szybko zidentyfikowali strukturę białka kolca, torując drogę do zaatakowania go szczepionkami i innymi lekami. Ale wciąż jest tak wiele naukowców, którzy nie wiedzą o interakcji między białkiem kolca a „klamką” po zewnętrznej stronie ludzkich komórek - zwanej białkiem ACE2. Na przykład nie są pewni, jakie pośrednie kroki podejmuje białko, aby rozpocząć proces fuzji, a następnie otworzyć komórkę, ostatecznie wprowadzając materiał wirusowy do komórki.
„Białko szczytowe jest obecnie przedmiotem wielu badań” - powiedział współautor publikacji Donald Benton, pracownik naukowy z tytułem doktora w Laboratorium Biologii Strukturalnej Procesów Chorób w Francis Crick Institute w Wielkiej Brytanii. Zrozumienie, jak to działa „jest bardzo ważne, ponieważ jest celem większości prób szczepień, a także wielu prac diagnostycznych”.
Powiązane: Aktualizacje na żywo dotyczące koronawirusa
Aby zrozumieć proces infekcji, Benton i jego zespół zmieszali w laboratorium ludzkie białka ACE2 z białkami kolczastymi. Następnie użyli bardzo zimnego ciekłego etanu do szybkiego zamrożenia białek, tak że zostały „zawieszone w specjalnej postaci lodu” - powiedział Benton Live Science. Następnie umieścili te próbki pod mikroskopem krioelektronowym i uzyskali dziesiątki tysięcy obrazów o wysokiej rozdzielczości białek kolców zamrożonych na różnych etapach wiązania z receptorami ACE2.
Okazało się, że białko kolca ulega zmianom kształtu, gdy wiąże się z receptorem ACE2. Po pierwszym związaniu białka kolca jego struktura staje się bardziej otwarta, aby umożliwić większe wiązanie (wyobraź sobie, o ile łatwiej byłoby przytulić kogoś, gdyby otworzył ramiona). Białko wypustki ostatecznie wiąże się z ACE2 we wszystkich trzech miejscach wiązania, ujawniając jego „centralny rdzeń”, zgodnie z oświadczeniem. Ta ostateczna struktura prawdopodobnie umożliwia wirusowi łączenie się z błonami komórkowymi.
„Jest to bardzo skomplikowany proces wiązania receptora w porównaniu z większością białek występujących w wirusach” - powiedział Benton. „Grypa i HIV mają prostszy proces aktywacji”. Koronawirus jest pokryty białkami kolczastymi i prawdopodobnie tylko niewielka ich część przechodzi te zmiany konformacyjne, wiąże się z ludzkimi komórkami i infekuje je - powiedział Benton.
„Wiemy, że kolec może przyjąć wszystkie te stany, o których mówiliśmy” - powiedział współautor publikacji Antoni Wrobel, który jest także pracownikiem naukowym z tytułem doktora w Laboratorium Biologii Strukturalnej Procesów Chorób Instytutu Francisa Cricka. „Ale czy każdy z kolców przyjmuje wszystkie z nich, nie możemy powiedzieć, ponieważ widzimy tylko rodzaj migawek”.
Białko szczytowe zmienia się bardzo szybko. W laboratorium kolec może przekształcić się we wszystkie te różne konformacje w mniej niż 60 sekund, powiedział Wróbel Live Science. Ale „w prawdziwej infekcji będzie to zupełnie inaczej; wszystko będzie wolniejsze, ponieważ receptor utknie na powierzchni komórki, więc trzeba pozwolić wirusowi na dyfuzję do tego receptora” - powiedział Benton.
Dlaczego białko kolca przechodzi tak wiele zmian konformacyjnych, aby zainfekować komórkę? „Może to być sposób na zabezpieczenie się wirusa przed rozpoznaniem przez przeciwciała” - powiedział Benton. Powiedział, że kiedy białko kolca jest w stanie zamkniętym, ukrywa miejsce, które wiąże się z receptorem, być może po to, aby uniknąć wchodzenia przeciwciał i wiązania się z tym miejscem.
Ale „bardzo trudno to wiedzieć” - powiedział Wróbel. W każdym razie badania te ujawniają więcej powierzchni na białku kolca, które są narażone podczas infekcji - ponieważ różne kształty ujawniają powierzchnie, które kiedyś uważano za ukryte. Naukowcy mogą następnie potencjalnie opracować szczepionki ukierunkowane na te powierzchnie. „Możemy wtedy zacząć myśleć o terapiach, które pasowałyby gdzieś na powierzchni receptora lub gdzieś w samym kolcu, a następnie działałyby jak leki” - powiedział Wróbel dla Live Science.
Wrobel i Benton mają nadzieję dowiedzieć się, dlaczego koronawirus przechodzi tak wiele zmian konformacyjnych, jak to wygląda w porównaniu z innymi koronawirusami i czy te zmiany mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego ten nowy wirus rozprzestrzenia się tak łatwo.
Odkrycia zostały opublikowane 17 września w czasopiśmie Nature.
Pierwotnie opublikowane w Live Science.