RBD اسپایک پروتئین از دروازه بیرون می آید


اگر فکر می کردید درباره پروتئین سنبله SARS-CoV-2 می دانید ، دوباره فکر کنید. طبق یک مطالعه جدید ، پروتئین سنبله دارای یک ویژگی مخفی است – دروازه شروع. از گلیکان تشکیل شده است. هنگامی که دروازه بسته می شود ، حوزه اتصال گیرنده (RBD) پروتئین سنبله پنهان می ماند و از چشم کنجکاو سیستم ایمنی در امان است. هنگامی که دروازه باز است ، RBD ظاهر می شود.

در این مرحله قیاس دروازه شروع خراب می شود. RBD خون کامل نیست. نباید باشد. مسابقه برای گیرنده میزبان بسیار کوتاه است.

این مشاهدات نهایی نشان می دهد که هنگامی که RBD در حال اجرا است ، مهار آن دشوار است. بنابراین بهتر است دروازه شروع را بسته نگه دارید. در واقع ، این امکان در مطالعه جدید توسط رومی آمارو ، دکتری ، استاد شیمی و بیوشیمی در دانشگاه کالیفرنیا ، سن دیه گو (UCSD) و لیلیان چونگ ، دکترای استادیار بیوفیزیک در دانشگاه پیتسبورگ مورد بررسی قرار گرفت.

آمارو ، چونگ و همکارانش از شبیه سازی ابررایانه استفاده کردند تا نشان دهند چگونه RBD از حالت “پایین” به حالت “بالا” می رود. در حالت داون ، RBD توسط گلیکانها محافظت می شود – مولکولهایی که یک بقایای قندی را در لبه های پروتئین سنبله تشکیل می دهند. در حالت بالا ، RBD در معرض دید است و می تواند به گیرنده آنزیم 2 تبدیل کننده آنژیوتانسین انسانی متصل شود.

حالات بالا و پایین قبلاً در عکس های فوری با میکروسکوپ کرایو الکترونی و توموگرافی کرایو الکترون مشاهده شده بود. اما اکنون ، به لطف آمارو و همکارانش ، آنچه بین این حالتها اتفاق می افتد ثبت شده است.

آمارو گفت: “ما واقعاً می توانیم افتتاحیه و بسته شدن را تماشا کنیم.” “این یکی از چیزهای بسیار جالبی است که این شبیه سازی ها به شما می دهد – توانایی دیدن فیلم های واقعاً دقیق. وقتی آنها را می بینید ، متوجه می شوید که چیزی را می بینید که در غیر این صورت ما نادیده می گرفتیم. شما فقط ساختار بسته و سپس ساختار باز را می بینید و چیز خاصی به نظر نمی رسد. فقط می توانید نحوه عملکرد آن را ببینید زیرا ما از کل فرایند فیلمبرداری کرده ایم. “

چونگ می افزاید: “برای شبیه سازی این فرایند گشایش سالها طول می کشید تا تکنیک های استاندارد انجام شود.” “اما با ابزارهای شبیه سازی پیشرفته” گروه وزنی “در آزمایشگاه من ، ما توانستیم این روند را فقط در 45 روز ضبط کنیم.”

نتایج دقیق در 19 اوت در ظاهر شد شیمی طبیعی، در مقاله ای با عنوان “Glycan Gate Controls Opening of the SARS-CoV-2 Spike Protein”. در این مقاله نحوه انجام آمارو ، چونگ و همکارانش بیش از 130 میکرومتر شبیه سازی گروه وزنی اکتودوماین سنبله را به طور کامل گلایکوزیله نشان داد. آنها گزارش دادند که شبیه سازی ها به آنها این امکان را می دهد که “بیش از 300 مسیر بازکننده RBD پیوسته و سینتیکی بدون تحریف” را مشخص کنند.

“همراه با تجزیه و تحلیل داده های میکروسکوپ کرایو الکترونی ManifoldEM و آزمایشات تداخل سنجی بیوشیت ، ما نقش گیتینگ را برای n-گلیکان در موقعیت N343 ، که باز شدن RBD را تسهیل می کند ، “نویسندگان مقاله می نویسند. “بقایای D405 ، R408 و D427 نیز شرکت می کنند.”

این جزئیات می تواند به دانشمندان کمک کند تا درمان جدیدی در برابر عفونت SARS-CoV-2 ایجاد کنند. اگر می توان گلیکانتورها را از نظر دارویی در موقعیت بسته قفل کرد ، در این صورت از باز شدن و حمله و آلوده شدن ویروس به طور موثر جلوگیری می شود. آمارو تأکید کرد: “بدون این دروازه ، ویروس اساساً قادر به عفونت نیست.”

شبیه سازی های فشرده محاسباتی ابتدا بر روی دنباله دار در مرکز ابر رایانه سان دیگو UCSD و بعداً در Longhorn در مرکز محاسبات پیشرفته تگزاس UT Austin انجام شد. این قدرت محاسباتی ، دیدگاه RBD را در سطح اتمی از بیش از 300 دیدگاه در اختیار محققان قرار داد.

تحقیقات نشان داد که گلیکان N343 نقطه اتکایی است که RBD را از موقعیت “پایین” به “بالا” منتقل می کند تا دسترسی به گیرنده ACE2 سلول میزبان امکان پذیر شود. محققان فعال سازی گلیکان N343 را شبیه به مکانیسم “میلگرد مولکولی” توصیف می کنند.

جیسون مک للان ، دانشیار علوم زندگی مولکولی در UT Austin ، و تیمش انواع پروتئین سنبله را توسعه داده و آزمایش کردند که چگونه کمبود گلیکانتور بر توانایی باز شدن RBD تأثیر می گذارد. مک للان گفت: “بدون این دروازه ، RBD پروتئین سنبله نمی تواند ساختار مورد نیاز برای آلوده کردن سلول ها را اتخاذ کند.”

شبیه سازی های کنترل شده با رایانه برای تجسم چگونگی استفاده از پروتئین سنبله ویروس SARS-CoV-2 از یک گلیکان استفاده شد. هنگامی که دروازه در موقعیت “پایین” است ، دامنه اتصال گیرنده سنبله (RBD) از سیستم ایمنی محافظت می شود. هنگامی که دروازه در موقعیت “بالا” قرار دارد ، RBD در معرض دید قرار می گیرد و قادر است گیرنده های سلول میزبان را فعال کند. در این تصاویر ، گلیکان N343 (سرخابی) به عنوان یک میلگرد مولکولی عمل می کند تا دروازه را باز کرده و RBD (فیروزه ای) را نمایان کند. [Amaro Lab, UC San Diego]