Выявлен механизм "ворот" у вируса SARS-CoV-2, помогающий инфицированию

Полученные с помощью суперкомпьютера фильмы раскрывают подробности обманчивого сахаридного покрытия на спаечном белке (белке-шипе), и это открывает новые возможности для блокировки проникновения в клетки и заражения.

Об этом сообщают OstanniPodii.com со ссылкой на пресс-релиз Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego).

С первых дней пандемии COVID ученые агрессивно исследовали секреты механизмов, которые позволяют тяжелому острому респираторному синдрому коронавируса 2 (SARS-CoV-2) проникнуть и заразить здоровые клетки человека.

В самом начале пандемии Ромми Амаро из Калифорнийского университета в Сан-Диего, специалист по вычислительной биофизической химии, помогла разработать детальную визуализацию спаечного белка SARS-CoV-2, который эффективно зацепляется к рецепторам наших клеток.

Теперь Амаро и ее коллеги-исследователи из Университета Сан-Диего, Питтсбургского университета, Техасского университета в Остине, Колумбийского университета и Университета Висконсин-Милуоки обнаружили, как гликаны — молекулы, которые представляют собой сахаридний остаток по краям белка-шипа — действуют как ворота для инфекции.

Работа, описывающая открытие гликановых "ворот", которые открываются для проникновения SARS-CoV-2, была опубликована 19 августа в журнале Nature Chemistry и доступна онлайн.

"По сути мы выяснили, как шип на самом деле открывается и заражает", - сказала Амаро, профессор химии и биохимии и старший автор нового исследования. "Мы раскрыли важную тайну шипа в том, как он заражает клетки. Без этих ворот вирус практически становится неспособным к инфицированию".

Амаро считает, что выявление исследовательской группой этих ворот открывает потенциальные возможности для новых терапевтических средств для противодействия заражению SARS-CoV-2. Если гликановые ворота можно было бы фармакологически заблокировать в закрытом положении, то это бы эффективно предотвращало проникновение и заражение вирусом.

Покрытие шипов гликанами помогает обмануть иммунную систему человека, поскольку на вид это не более ниш сахаридные остатки. Предыдущие технологии, которые изображали эти структуры, показывали гликаны в статическом открытом или закрытом положении, что изначально не вызвало особого интереса у ученых. Затем суперкомпьютерное моделирование позволило исследователям разработать динамичные фильмы, в которых было обнаружено, что гликановые ворота активируются из одного положения в другое, показывая беспрецедентный фрагмент истории заражения.

"Мы действительно смогли наблюдать, как ворота открываются и закрываются", - сказала Амаро. "Это одна из действительно классных вещей, которые дают вам эти моделирования — возможность просматривать на самом деле детальные фильмы. Глядя на них, понимаешь, что видишь то, на что бы мы в противном случае не обратили внимания. Вы смотрите только на закрытую структуру, а затем на открытую, и она не выглядит особенной. Только потому, что мы сняли фильм всего процесса, вы видите, как он работает".

"Стандартные методы потребовались бы годы, чтобы имитировать этот процесс открывания, но благодаря передовым инструментам моделирования «взвешенного ансамбля» моей лаборатории нам удалось зафиксировать этот процесс только за 45 дней", - сказал соавтор Лиллиан Чонг из Питтсбурського университета.

Моделирование с интенсивным вычислениям сначала проводилось на Comet в Суперкомпьютерном центре Сан-Диего в UC San Diego, а позже на Longhorn в Техасском расширенном вычислительном центре в Техасского университета в Остине. Такая вычислительная мощность дала исследователям на атомном уровне увидеть домен связывания рецептора белка-шипа, или RBD, с более чем 300 точек зрения. Исследования показали, что гликаны «N343» является ключевым элементом, который переводит RBD из положения «вниз» в «вверх», предоставляя доступ к рецептору ACE2 клетки-хозяина. Исследователи описывают активацию гликанов N343 как подобную механизму «молекулярного лома».

Джейсон Маклеллан, доцент кафедры молекулярной биологии в Университете Остина и его команда создали варианты белка-шипа и проверили, как отсутствие гликановых ворот влияет на способность RBD открываться.

"Мы показали, что без этих ворот RBD белка-шипа не может принять конформацию, необходимую для заражения клеток", - сказал Маклеллан.

OstanniPodii.com