Ново проучване изследва NendoU, вирусен протеин, отговорен за тактиката за избягване на вируса от имунитета. Структурата на този критичен протеин се изучава подробно с помощта на техника, известна като серийна фемтосекундна рентгенова кристалография, пише EurekAlert.

За първи път протеинът NendoU се изобразява с висока разделителна способност от 2,5 ангстрьома при стайна температура. Получената структура разкрива ключови подробности за гъвкавостта, динамиката и други характеристики на протеина с безпрецедентна прецизност. Такава структурна информация е от решаващо значение за разработването на нови лекарства и може да помогне за разработването на терапевтични средства за борба с SARS CoV-2.

„Нашето проучване е фокусирано върху това как COVID-19 се крие от имунната система с протеина NendoU“, казва Ребека Джерниган, първият автор на изследването и научен сътрудник в Центъра за приложни изследвания на структурния биодизайн към Държавния университет на Аризона. „Тъй като разбираме по-добре структурата и механиката на NendoU, имаме по-добра представа как можем да разработим антивирусни средства срещу него.“

Откритието прави възможно производството на лекарства, които са насочени към външните промени в протеините, като тези, описани в новото проучване. Такива терапевтични агенти биха били особено привлекателни, тъй като те са по-малко склонни към лекарствена толерантност.

Центърът за приложни структурни изследвания Biodesign направи значителни крачки в този вид структурни изследвания, решавайки много сложни биологични структури. Центърът се ръководи от Петра Фром, водещ изследовател на изследването.

„Тази работа е толкова новаторска, че показва за първи път, че разликите в гъвкавостта на протеините играят важна роля във функционалния механизъм на имунната система, която след това може да реагира на и да предотврати сериозни инфекции“, казва Фром.

Вирусна интрига

Вирусите са развили доста сложни стратегии за лесно избягване на защитните механизми на тялото. Изследванията сочат набор от тактики, използвани от най-заразните коронавируси, група от патогени, която включва тези, които причиняват COVID-19 (SARS CoV-2), тежък остър респираторен синдром (SARS) и респираторен синдром на Близкия изток (MERS).

Ново проучване хвърля светлина върху това как протеинът NendoU помага на SARS CoV-2 да се скрие от имунната система на видно място. След като вирусът се свърже с рецептор на повърхността на клетката, той вмъква своя генетичен материал в клетката, карайки клетката да направи множество копия на вирусния геном, който е или ДНК, или, в случай на коронавируси, РНК.

Когато вируси като SARS CoV-2 се репликират вътре в клетките, тяхната нарастваща РНК последователност образува опашка в края, известна като поли-U опашка. Тази опашка е уникална за РНК вирусите.

Човешките клетки са оборудвани със сензори, настроени да откриват нахлуващи РНК вируси, тъй като поли-U опашката ги издава като чужди нашественици, което позволява на имунната система да се насочи към тях. Изследванията показват, че SARS CoV-2 използва своя протеин NendoU, за да се свърже и след това да отреже поли-U опашката. Когато NendoU дъвче поли-U опашката, това прави вируса по-малко видим за имунната система.

Майстор на маскировката

За да попречат на NendoU да скрие вируса, изследователите се нуждаят от изображения с висока разделителна способност на 3D структурата на протеина. Досега обемните структури на протеина NendoU са получени само при криогенни условия, като се използва техника, известна като cryo-EM, при която проба от интерес се замразява бързо и се визуализира с помощта на електронна микроскопия или рентгенова кристалография на големи замразени кристали. Това предостави важни улики за природата на NendoU. Но, за съжаление, е необходима повече информация, преди да може да се продължи с разработването на лекарство за потискане на NendoU и атака на вируса SARS CoV-2 от имунната система.

За да постигнат това, изследователите трябва да дефинират структурата достатъчно подробно, за да знаят къде се намира всеки атом в протеина. И в идеалния случай структурата трябва да се определи при условия, близки до естествените условия при стайна температура.

Но повечето от настоящите методи сериозно увреждат самия протеин, така че събирането на данни в повечето случаи се извършва в криогенни условия, когато всякакви микроскопични движения са замразени. За да се постигне тази резолюция в атомен мащаб при стайна температура, беше необходима специализирана рентгенова машина, известна като XFEL (X-ray Free Electron Laser).

В настоящото изследване учените са получили първите изображения по пътя си към структура в атомен мащаб. Тази техника, известна като фемтосекундна избухна кристалография, включва кристализиране на протеинова проба в милиарди малки микрокристали и след това доставянето им при стайна температура в струя от изключително къси изблици на рентгенови лъчи с висока мощност, произвеждайки серия от десетки хиляди дифракции шарки, всеки от малък микрокристал.

Ултракъсите рентгенови импулси, траещи само няколко десетки фемтосекунди, изпреварват рентгеновото увреждане на кристалите, което позволява събирането на данни при стайна температура при условия, близки до физиологичните. За да се даде представа за изключително компресирания времеви мащаб на тези рентгенови изблици, една фемтосекунда е равна на една квадрилионна част от секундата. Компютрите се използват за комбиниране на големи партиди от тези рентгенови лъчи, което позволява на изследователите да създават подробни 3D протеинови структури и да изучават тяхното динамично поведение.

Изследователите са използвали фемтосекундна рентгенова кристалография, за да разкрият структурата на протеина NendoU, тъй като е прикрепен към неговия субстрат. В живите клетки това би било поли-U опашката на веригата на РНК, но за изследване е открита по-малка молекула, известна като цитрат, на мястото на свързване на РНК.

Превод: GlasNews