Наиболее полный на сегодняшний день анализ трехмерной структуры SARS-CoV-2 выявил новое понимание того, как вирус заражает клетки человека и размножается.
Под руководством профессора Шона О'Донохью из Института медицинских исследований Гарвана и CSIRO исследователи собрали более 2000 различных структур, включающих 27 белков коронавируса. Анализ выявил вирусные белки, которые «имитируют» и «захватывают» человеческие белки - тактика, позволяющая вирусу обходить клеточную защиту и размножаться.
Эти структурные модели находятся в свободном доступе на ресурсе Aquaria-COVID, веб-сайте, разработанном командой, чтобы помочь исследовательскому сообществу «приблизиться» к потенциальным новым мишеням вируса для будущих методов лечения или вакцин и критически исследовать новые варианты вируса.
«Наш ресурс содержит такой уровень детализации структуры SARS-CoV-2, которого нет больше нигде. Это дало нам беспрецедентное понимание активности вируса», - говорит профессор О’Донохью, первый автор исследования. статья в журнале Molecular Systems Biology с подробным изложением выводов команды.
"Наш анализ выявил ключевые механизмы, используемые коронавирусом; эти механизмы, в свою очередь, могут определять разработку новых методов лечения и вакцин".
Структурные идеи
Чтобы лучше понять биологические процессы, исследователи определяют трехмерную форму отдельных белков - строительных блоков, из которых состоят клетки или вирусы.
Трехмерные структуры белков предоставляют нам информацию с атомарным разрешением о составе SARS-CoV-2, которая имеет решающее значение для разработки вакцин или методов лечения, нацеленных на отдельные части вируса. Благодаря недавним исследованиям, посвященным SARS- CoV-2 ученые определили около тысячи трехмерных структур 27 отдельных белков вируса и еще почти тысячу родственных белков», - объясняет профессор О’Донохью.«Однако до сих пор не было простого способа собрать воедино все фрагменты данных и проанализировать их».
Проведенный командой анализ выявил три белка коронавируса (NSP3, NSP13 и NSP16), которые «имитировали» белки человека, что, по мнению исследователей, позволяет вирусу лучше прятаться от иммунной системы человека и может способствовать изменчивости COVID -19 исходов.
Моделирование также выявило пять белков коронавируса (NSP1, NSP3, шиповидный гликопротеин, белок оболочки и белок ORF9b), которые, по словам исследователей, «захватывают» или нарушают процессы в клетках человека, тем самым помогая вирусу взять под контроль, завершить свою жизненный цикл и распространение на другие клетки.
Кроме того, мы обнаружили восемь белков коронавируса, которые самособираются друг с другом - анализ того, как они собираются, дал новое представление о том, как вирус реплицирует свой геном. Однако после учета перекрытий остается 14 белков, которые мы думаем, что они играют ключевую роль в инфекции, но у нас нет структурных доказательств взаимодействия с другими вирусными или человеческими белками», - говорит профессор О’Донохью.
Чтобы сделать все эти идеи и данные более доступными для исследователей, мы разработали новый метод визуализации, называемый картой структурного покрытия. На карте показано, что мы знаем о SARS-CoV-2, и что еще предстоит выяснить - это также помогает ученым находить и использовать 3D-модели для изучения конкретных исследовательских вопросов».
Вирусная слежка
Проведенный командой анализ открывает возможности для дальнейших исследований. «Большая часть исследований коронавируса на сегодняшний день сосредоточена на гликопротеине спайка, который является основной мишенью для современных вакцин. Этот белок по-прежнему будет важной мишенью, но также важно, чтобы мы расширили наше внимание на другие потенциальные мишени и лучше поняли весь жизненный цикл вируса», - говорит профессор О’Донохью.
Он добавляет, что ресурс Aquaria-COVID может помочь исследователям легче исследовать, чем отличаются новые варианты коронавируса, и, что особенно важно, как они могут быть лучше нацелены на вакцины и методы лечения.
«Чем дольше вирус циркулирует, тем больше у него шансов мутировать и образовывать новые варианты, такие как штамм Delta», - говорит профессор О'Донохью. «Наш ресурс поможет исследователям понять, чем новые штаммы вируса отличаются друг от друга - часть головоломки, которая, как мы надеемся, поможет справиться с новыми вариантами по мере их появления».