Ученые получили наиболее реалистичное представление о белковой структуре Спайка коронавируса

Scientists get the most realistic view yet of a coronavirus spike’s protein structure 0

K. Zhang et al., Quarterly Reviews of Biophysics Discovery, 2020

Это вращающееся изображение показывает детальную структуру «Спайка» от коронавируса, вызывающего симптомы простуды, – более мягкого родственника вируса, вызывающего COVID-19. Шипы связываются с рецепторами на клетках своих жертв, чтобы начать инфекции. Они состоят из трех белковых молекул, изображенных синим, зеленым и оранжевым цветом, усеянных молекулами сахара (желтыми), которые играют важную роль в жизненном цикле вируса и в его способности уклоняться от иммунной системы. Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета сделали изображение с помощью нового метода, который показывает всплески в их естественном состоянии, давая более быстрые и реалистичные снимки инфекционного аппарата.

Scientists get the most realistic view yet of a coronavirus spike’s protein structure 1

K. Zhang et al., Quarterly Reviews of Biophysics Discovery, 2020

На этом изображении показана детальная структура «Спайка» от коронавируса, вызывающего симптомы простуды, – более мягкого родственника вируса, вызывающего COVID-19. Шипы связываются с рецепторами на клетках своих жертв, чтобы начать инфекции. Они состоят из трех белковых молекул, изображенных синим, зеленым и оранжевым цветом, усеянных молекулами сахара (желтыми), которые играют важную роль в жизненном цикле вируса и в его способности уклоняться от иммунной системы. Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета сделали изображение с помощью нового метода, который показывает всплески в их естественном состоянии, давая более быстрые и реалистичные снимки инфекционного аппарата.

Предыдущий Следующий

Новости-коронавирусы, подобные тому, который вызывает COVID-19, усеяны белковыми «шипами», которые связываются с рецепторами на клетках их жертв – первый шаг к заражению. Теперь ученые сделали первые детальные изображения этих шипов в их естественном состоянии, пока они еще прикреплены к вирусу и без использования химических фиксаторов, которые могли бы исказить их форму.

Они говорят, что их метод, сочетающий криогенную электронную микроскопию (крио-ЭМ) и вычисления, должен дать более быстрые и реалистичные снимки инфекционного аппарата у различных штаммов коронавируса, что является критическим шагом в разработке терапевтических препаратов и вакцин.

 «Преимущество этого способа заключается в том, что когда вы очищаете спайковый белок и изучаете его изолированно, вы теряете важный биологический контекст: как он выглядит в неповрежденной вирусной частице? Возможно, там у него может быть другая структура”, — сказал Вах Чиу, профессор Национальной ускорительной лаборатории Министерства энергетики США и Стэнфордского университета и старший автор исследования. Они описали свои результаты в ежеквартальных обзорах Biophysics Discovery.

Известно, что семь штаммов коронавирусов заражают людей. Четыре причины относительно легких заболеваниях; три других – в том числе SARS-коронавирус-2, вирус, который вызывает COVID-19 – может быть смертельно опасным,-сказал соавтор исследования Цзин Цзинь, эксперт в области молекулярной биологии вирусов, в Vitalant научно-исследовательского института в Сан-Франциско. Ученые из Vitalant охотятся за вирусами в образцах крови и кала людей и животных, проверяют образцы крови во время вспышек, подобных нынешней пандемии, и изучают взаимодействие между вирусами и их хозяевами.

Вирус, вызывающий COVID-19, настолько вирулентен, что в мире есть только несколько криоэмиссионных лабораторий, которые могут изучать его с достаточно высоким уровнем контроля биобезопасности, сказал Джин. Поэтому для этого исследования исследовательская группа изучила гораздо более мягкий штамм коронавируса под названием NL63, который вызывает обычные симптомы простуды и отвечает примерно за 10% респираторных заболеваний человека каждый год. Считается, что он прикрепляется к тем же рецепторам на поверхности человеческих клеток, что и вирус COVID-19.

Вместо того, чтобы химически удалять и очищать спайковые белки NL63, исследователи заморозили целые, неповрежденные вирусы до стекловидного состояния, которое сохраняет естественное расположение их компонентов. Затем они сделали тысячи детальных изображений случайно ориентированных вирусов с помощью криоэмиссионных приборов в Криоэмиссионных установках Стэнфорда-слака, цифровым способом извлекли биты, содержащие спайковые белки, и объединили их, чтобы получить изображения с высоким разрешением.

— Структура, которую мы видели, была точно такой же, как и на поверхности вируса, без химических артефактов, — сказал Джин. — Раньше этого не делали.”

Команда также определила места, где молекулы сахара прикрепляются к белку спайка в процессе, называемом гликозилированием, которое играет важную роль в жизненном цикле вируса и в его способности уклоняться от иммунной системы. Их карта включала три участка гликозилирования, которые были предсказаны, но никогда непосредственно не наблюдались.

Хотя немецкая группа использовала аналогичный метод для цифрового извлечения изображений спайкового белка из SARS-CoV-2, сказал Джин, они должны были сначала зафиксировать вирус в формальдегиде, чтобы не было опасности заражения им кого-либо, и эта обработка может вызвать химические изменения, которые мешают видеть истинную структуру.

В дальнейшем, по ее словам, команда хотела бы выяснить, как активируется та часть Спайка, которая связывается с рецепторами на клетках человека, а также использовать ту же технику для изучения спайковых белков вируса, вызывающего COVID-19, что потребует специальных средств сдерживания биологической опасности.

Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения и управлением науки Министерства здравоохранения через национальную виртуальную биотехнологическую лабораторию, консорциум национальных лабораторий министерства здравоохранения, специализирующихся на реагировании на COVID-19, при финансировании, предусмотренном Законом о заботе о коронавирусе.

 

СМ. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коронавирус-2