V místě vazby protilátek ve variantách viru COVID-19 – hlavní důsledky pro budoucí vakcíny

Výzkumný tým Penn State zjistil, že N protein na SARS-CoV-2 je uložen ve všech pandemických koronavirech souvisejících se SARS (nahoře vlevo: SARS-CoV-2, civet, SARS-CoV, MERS). Protein se liší od ostatních koronavirů, jako jsou ty, které způsobují nachlazení (vlevo dole: OC43, HKU1, NL63 a 229E). Uznání: Kelly Lab / Penn State

Strukturální objev může mít důsledky jako terapeutický cíl pro všechny SARS-CoV-2 varianty.

Malý protein SARS-CoV-2, koronavirus, který produkuje COVID-19, by podle týmu vědců z Penn State mohlo mít zásadní důsledky pro budoucí léčbu.

Pomocí nové sady nástrojů vědci objevili první úplnou strukturu proteinu nukleokapsidů (N) a zjistili, jak protilátky pacientů s COVID-19 interagují s tímto proteinem. Zjistili také, že struktura se jeví jako podobná mnoha koronavirům, včetně nedávných variant COVID-19 – což z něj činí ideální cíl pro pokročilou léčbu a vakcíny. Ohlásili své výsledky v Nanoměřítko.

„Objevili jsme nové charakteristiky struktury N proteinu, které by mohly mít hlavní důsledky pro testování protilátek a dlouhodobé účinky všech pandemických virů souvisejících se SARS,“ uvedla Deb Kelly, profesorka biomedicínského inženýrství (BME), Huck Chair v molekulární biofyzice a ředitel Penn. Státního střediska pro strukturální onkologii, které vedlo výzkum. „Protože se zdá, že N protein je konzervován v různých variantách SARS-CoV-2 a SARS-CoV-1, mohou terapeutické léky určené k cílení na N protein potenciálně pomoci eliminovat závažnější nebo trvalejší příznaky u některých lidí.“

Většina diagnostických testů a dostupných vakcín pro COVID-19 je navržena na základě většího proteinu SARS-CoV-2 – proteinu Spike – kde se virus váže na zdravé buňky, aby zahájil proces invaze.

Vakcíny Pfizer / BioNTech a Moderna jsou navrženy tak, aby pomohly příjemcům vytvářet protilátky, které chrání proti proteinu Spike. Kelly však uvedl, že protein Spike může snadno mutovat, což má za následek varianty, které se objevily ve Velké Británii, Jižní Africe, Brazílii a po celých Spojených státech.

Na rozdíl od vnějšího proteinu Spike je protein N zabalen do viru chráněného před tlaky prostředí, které způsobují změny proteinu Spike. V krvi však N protein volně plave poté, co se uvolní z infikovaných buněk. Volně se pohybující protein způsobuje silnou imunitní odpověď, která vede k tvorbě ochranných protilátek. Většina souprav pro testování protilátek požaduje, aby N protein určil, zda je osoba dříve infikována virem – na rozdíl od diagnostických testů, které vyhledávají protein Spike, aby se zjistilo, zda je osoba aktuálně infikována.

“Každý se dívá na protein Spike a na proteinu N se provádí méně studií,” uvedl Michael Casasanta, první autor článku a postdoktorand v Kelly’s lab. „Prostě jsme si toho všimli. Viděli jsme příležitost – měli jsme nápady a zdroje, abychom zjistili, jak vypadá N protein. “

Výzkumníci zpočátku zkoumali sekvence N proteinů u lidí i u různých zvířat považovaných za potenciální zdroje pandemií, jako jsou netopýři, cibetky a luskouni. Podle Casasanti vypadali všichni podobně, ale zřetelně odlišně.

„Sekvence mohou předpovědět strukturu každého z těchto N proteinů, ale z predikce nemůžete získat všechny informace – musíte vidět skutečnou 3D strukturu,“ řekl Casasanta. „Spojili jsme technologii, abychom viděli novou věc novým způsobem.“

Vědci použili elektronový mikroskop k zobrazení jak N proteinu, tak místa na N proteinu, kde se protilátky váží, pomocí séra pacientů s COVID-19 a vyvinuli 3D počítačový model struktury. Zjistili, že vazebné místo protilátky zůstalo ve všech vzorcích stejné, což z něj činí potenciální cíl pro lidskou léčbu jakoukoli ze známých variant COVID-19.

“Pokud lze terapii navrhnout tak, aby cílila na vazebná místa pro N proteiny, mohla by pomoci snížit zánět a další přetrvávající imunitní reakce na COVID-19, zejména u dlouhodobých nosičů COVID,” řekla Kelly s odkazem na lidi, kteří mají příznaky COVID. šest týdnů nebo déle.

Tým pořídil vyčištěné N proteiny, což znamená, že vzorky obsahovaly pouze N proteiny, od společnosti RayBiotech Life, a aplikoval je na mikročipy vyvinuté ve spolupráci s Protochips Inc. Mikročipy jsou vyrobeny z nitridu křemíku, na rozdíl od tradičnějšího porézního uhlíku, a obsahují tenké jamky se speciálními potahy, které přitahují N proteiny k jejich povrchu. Jakmile byly vzorky připraveny, byly zmrazeny a vyšetřeny kryoelektronovou mikroskopií.

Kelly připsal jedinečnou kombinaci mikročipů, tenčích vzorků ledu a pokročilých elektronových mikroskopů Penn State vybavených nejmodernějšími detektory, adaptovanými od Direct Electron, pro vizualizaci lehkých molekul ze SARS v nejvyšším rozlišení -CoV-2 k dnešnímu dni .

“Kombinovaná technologie vyústila v jedinečné zjištění,” řekla Kelly. „Bylo to jako zkoušet se dívat na něco zamrzlého uprostřed jezera. Nyní se na to díváme skrz kostku ledu. Můžeme vidět menší entity mnohem podrobněji a více přesnost. “

Odkaz: „Stanovení struktury založené na mikročipu proteinů s nízkou molekulovou hmotností pomocí kryoelektronové mikroskopie“, Michael A. Casasanta, GM Jonaid, Liam Kaylor, William Y. Luqiu, Maria J. Solares, Mariah L. Schroen, William J. Dearnaley, Jarad Wilson, Madeline J. Dukes a Deborah F. Kelly, 1. dubna 2021, Nanoměřítko.
DOI: 10.1039 / D1NR00388G

Casasanta a Kelly jsou také přidruženi k Penn State Materials Research Institute (MRI). Spoluautoři zahrnují GM Jonaid, BME a postgraduální program v bioinformatice a genomice na Huck Institutes of Natural Sciences v Penn State; Liam Kaylor a Maria J. Solares, BME a postgraduální program v molekulárních, buněčných a integračních biologických vědách v Huck Institutes of Natural Sciences; William Y. Luqiu, magnetická rezonance a katedra elektrotechniky a výpočetní techniky, Duke University; Mariah Schroen, MRI; William J. Dearnaley, BME a MRI; Jared Wilson, RayBiotech Life; a Madeline J. Dukes, Protochips Inc.

Tuto práci financoval National Cancer Institute at the National Institutes of Health and the Center for Structural Oncology at the Huck Institutes of Life Sciences in Penn State.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.