Cấu trúc của một protein coronavirus: Khám phá quan trọng

1. Khái quát

Mei Hong, giáo sư hóa học của MIT cho biết, nếu các nhà nghiên cứu

• có thể tìm ra cách để chặn kênh này,
• họ có thể làm giảm khả năng gây bệnh của virus,
• và cản trở sự nhân lên của virus.

Trong nghiên cứu cấu trúc của một protein coronavirus này, các nhà nghiên cứu đã

• điều tra vị trí liên kết của hai loại thuốc ngăn chặn kênh,
• nhưng những loại thuốc này chỉ có liên kết yếu,
• vì vậy chúng không phải là chất ức chế hiệu quả đối với protein E.

Hong, tác giả chính của nghiên cứu mới cho biết:

Phát hiện của chúng tôi có thể hữu ích. Các nhà hóa học có thể dựa theo đó

• thiết kế các phân tử nhỏ
• thay thế nhắm đến kênh này một cách mạnh mẽ.

Tham gia

Sinh viên tốt nghiệp MIT Venkata Mandala là tác giả chính của bài báo. Nó đã được đăng trên tạp chí Nature Structural and Molecular Biology. Các tác giả khác bao gồm

• MIT postdoc Matthew McKay, sinh viên tốt nghiệp MIT Alexander Shcherbakov,
• và Aurelio Dregni, và Antonios Kolocouris, giáo sư hóa dược tại Đại học Athens.

2. Những thách thức trong nghiên cứu cấu trúc của một protein coronavirus

Giới thiệu

Phòng thí nghiệm của Hong chuyên nghiên cứu cấu trúc của các protein được gắn trong màng tế bào. Nơi đó thường khó phân tích. Vì sự rối loạn của màng lipid. Việc sử dụng quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), trước đây cô đã

• phát triển một số kỹ thuật cho phép cô
• thu được thông tin cấu trúc cấp nguyên tử chính xác của các protein nhúng màng này.

Khi đợt bùng phát SARS-CoV-2 bắt đầu vào đầu năm nay, Hong và các sinh viên của cô

• quyết định tập trung nỗ lực
• vào một trong những protein coronavirus mới.

Cô ấy thu hẹp protein E một phần. Vì nó tương tự như một protein cúm được gọi là kênh proton M2 cô ấy đã nghiên cứu trước đây. Cả hai protein của virus đều được tạo thành từ các bó của một số protein xoắn.

Hong nói

Chúng tôi đã xác định được cấu trúc M2 của virus cúm B sau khoảng 1,5 năm làm việc chăm chỉ. Điều này đã dạy chúng tôi

• cách nhân bản,
• biểu hiện,
• và tinh chế

một protein màng virus ngay từ đầu. Và những chiến lược thử nghiệm NMR cần thực hiện để giải quyết cấu trúc của một đồng phân tử. Trải nghiệm đó hóa ra lại trở thành nền tảng đào tạo hoàn hảo để nghiên cứu SARS-CoV-2 E.

Các nhà nghiên cứu đã

• có thể sao chép và tinh chế protein E
• trong vòng hai tháng rưỡi.

Để xác định cấu trúc của một protein coronavirus, các nhà nghiên cứu đã

• nhúng nó vào một lớp kép lipid,
• tương tự như màng tế bào,
• sau đó phân tích nó bằng NMR,
• việc sử dụng các đặc tính từ tính của hạt nhân nguyên tử
• để tiết lộ cấu trúc của các phân tử chứa các hạt nhân đó.

Tiến hành

Họ đã đo phổ NMR trong hai tháng, không ngừng nghỉ, trên thiết bị NMR trường cao nhất tại MIT. Máy quang phổ này đạt mức 900 megahertz. Họ cũng xem xét các phổ kế 800 và 600 megahertz.

Hong và các đồng nghiệp của cô đã

• phát hiện một phần của protein E
• nằm trong lớp kép lipid,
• được gọi là miền xuyên màng,
• tập hợp thành một bó năm vòng xoắn.

Các vòng xoắn phần lớn vẫn bất động trong bó này, tạo ra một kênh chặt chẽ bị co thắt nhiều hơn so với kênh cúm M2.

Nhận định

Điều thú vị là protein SARS-CoV-2 E trông không giống các protein kênh ion của virus cúm và HIV-1. Ở virus cúm, protein M2 tương đương di động nhiều hơn. Trong khi ở HIV-1, protein Vpu tương đương có vòng xoắn xuyên màng ngắn hơn nhiều và lỗ chân lông rộng hơn. Những đặc điểm cấu trúc riêng biệt này của E

• ảnh hưởng như thế nào đến các chức năng của nó
• trong vòng đời của virus SARS-CoV-2
• là một trong những chủ đề
• Hong và các đồng nghiệp của cô sẽ nghiên cứu trong tương lai.

Đặc biệt

Các nhà nghiên cứu cũng xác định một số axit amin ở một đầu của kênh có thể thu hút các ion tích điện dương như canxi vào trong kênh. Họ tin cấu trúc của một protein coronavirus họ báo cáo trong bài báo này là trạng thái đóng của kênh. Và hiện họ hy vọng xác định được cấu trúc của trạng thái mở. Điều này giúp làm sáng tỏ cách kênh mở và đóng.

3. Nghiên cứu cơ bản

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện hai loại thuốc – amantadine, được sử dụng để điều trị bệnh cúm và hexamethylene amiloride, được sử dụng để điều trị huyết áp cao – có thể chặn lối vào của kênh E. Tuy nhiên, những loại thuốc này chỉ liên kết yếu với protein E. Nếu các chất ức chế mạnh hơn có thể được phát triển, chúng có thể có tiềm năng để điều trị Covid-19.

Nghiên cứu cấu trúc của một protein coronavirus

• chứng minh hoạt động khoa học cơ bản
• có thể đóng góp quan trọng vào việc giải quyết các vấn đề y tế.

Hong nói:

Ngay cả khi đại dịch đã kết thúc, điều quan trọng là xã hội của chúng ta phải công nhận và ghi nhớ nghiên cứu khoa học cơ bản này. Cấu trúc của một protein coronavirus hoặc protein của vi khuẩn phải được tiếp tục nghiên cứu để nâng cao bước phát triển của nhân loại. Chi phí nhân lực và chi phí kinh tế dành cho việc này vẫn cao.

Nghiên cứu cấu trúc một loại protein coronavirus được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia và Quỹ Sloan của Trường Khoa học MIT.

Xem thêm bài viết:

• Hormone ngăn cơn đói có thể giúp giải quyết tình trạng béo phì
• Cung cấp protein cho tinh hoàn: Cách điều trị vô sinh nam đang được nghiên cứu
• Vi khuẩn đường ruột: chìa khóa cho giấc ngủ bình thường

Nguồn: Massachusetts Institute of Technology