Ихилов Израиль Ichilov
Топ Ихилов
Официальный сайт
Израиль, Тель-Авив, ул. Вайцман 14
Тель-Авив: +972-3-7621629 Москва: +7-495-7773802 Прошу перезвонить

Позвонить в Топ Ихилов

Израильские учёные сумели расшифровать 3 белка коронавируса

Учёным из Еврейского университета удалось расшифровать один из основных белков коронавируса SARS-COV-2. Понимание его структуры поспособствует разработке препаратов и стратегий борьбы с вирусом. В многопрофильную команду исследователей вошли 12 учёных.

Один из крупнейших белков вируса, который исследователи сумели расшифровать с помощью нового уникального метода, — это белок под названием Nsp2, являющийся препятствием для структурного декодирования. Доктор Дина Шнайдман объясняет: «Теперь у нас есть технология и экспериментальный протокол для изучения не только самих вирусных белков, но и их партнеров из клетки человека».

До сих пор ученые, исследователи и врачи не имели полноценного представления о вирусе:

  • О том, как работает внутренний механизм коронавируса и как он влияет на здоровые клетки изнутри;
  • Какова роль каждого белка в нём;
  • Как образуются белки и как они взаимодействуют друг с другом;
  • Какие белки заставляют вирус быстро размножаться в клетках человеческого тела;
  • Сколько мутаций вируса развивается за такое короткое время.

Теперь же исследователи знают, что коронавирус COVID-19 производит по крайней мере 29 белков в пораженной клетке, которые он использует, чтобы «перехватить» клеточные механизмы для его репликации. Как и в случае с другими вирусами, белки связываются друг с другом и образуют сложные комплексы – структуры. В вирусе есть белки с полной, частичной структурой, а также индивидуальные без структуры. Многие лаборатории пытались за последний год расшифровать и понять атомную структуру каждого из этих белков в отдельности, чтобы изучить полную активность вируса. Понимание атомной структуры необходимо в большинстве случаев для разработки лекарств и других стратегий борьбы с вирусом.

Было обнаружено, что один из крупнейших белков вируса, белок под названием Nsp2, является «препятствием» для структурной расшифровки. Это особенно удивительно, потому что это белок, поверхность которого имеет «нормальные» свойства (растворимый, немембранный, непрерывно структурированный белок), аналогичные тысячам других белков, которые регулярно декодируются кристаллографией или электронной микроскопией в морозильной камере. Кроме того, почти ничего не известно о его роли в культивировании вирусов. Белок вызвал любопытство у ряда исследователей из Еврейского университета, в том числе у исследователя коронавируса из Института наук о жизни профессора Михала Линиэля, доктора Дины Шнайдман из Департамента биологической химии и Школы компьютерных наук и у доктора Нир Калисман из Института наук о жизни.

После этого было решено создать обширную команду из учёных Еврейского университета и колледжа Хадасса, которая попытается разгадать загадку белка Nsp2 и другие белки вируса. Команда была разделена на подгруппы исследователей, которые выполняли различные действия – от выращивания клеток, производящих белки, выполнения масс-спектроскопии до расчета структурных моделей для белков коронавируса. Новое исследование полезно в первую очередь для понимания того, что вирус делает внутри инфицированной клетки. Изучались вирусные белки в клетках человека, включая Nsp2, Nsp1 и белок нуклеокапсид (сокращенно N).

Исследователи предположили, что Nsp2 нестабилен вне клетки, в которой он экспрессируется, и в таком случае обычные методы определения его структуры не сработают, поскольку все они основаны на удалении белка из клетки и его очистке биохимическими методами. Учёные обошли это ограничение, применив внутриклеточный метод изучения структуры. В живую клетку вставляется химическое соединение, которое необратимо связывает два участка белка друг с другом (химическое сшивание), только если они физически близки в трехмерной структуре. Только после того, как химическое воздействие закончилось, исследователи разрушили клетку и выделили из нее белок Nsp2. Используя устройство, называемое масс-спектрометром, можно было определить, какие области в белке были близки друг к другу и подверглись фазе химического горения. В исследуемом белке было идентифицировано более 40 таких точек соприкосновения, что свидетельствует о том, что длинная белковая цепь Nsp2 имеет особенно извилистую и сложную структуру.

Из-за длинной последовательности и сложной структуры Nsp2 «подсказок» о его структуре было недостаточно для расшифровки и полного понимания атомной структуры, поэтому исследователям пришлось использовать дополнительные источники. В этом году дочерняя компания Google DeepMind разработала революционное и успешное программное обеспечение для прогнозирования структуры белка под названием AlphaFold2. К счастью, одним из сложных белков, структуру которого пытались определить программы, оказался Nsp2. Программа не смогла предсказать полную структуру, но загрузила в сеть ряд подструктур для более ограниченных областей из последовательности Nsp2. Этого было достаточно, чтобы получить недостающую информацию. Комбинирование подструктур AlphaFold2 с приближениями из метода химической комбинации позволило получить полную атомную структуру.

Исследование новой структуры показало, что она содержит три точки для связывания цинка. Цинк является важным ионом для работы репликационного механизма генетического кода вируса. Было известно, что внутри атакуемой клетки вирус создает своего рода изолированные комплексы, в которых репликационные механизмы работают отдельно от остальной клетки. Кроме того, предыдущая работа показала, что Nsp2 переносится в эти изолированные области репликации. Таким образом, исследователи предположили, что одна из функций Nsp2 — обеспечивать снабжение цинком изолированных комплексов. «По-видимому, белок обеспечивает цинком уникальную органеллу в цитоплазме клетки, в которой вирус реплицируется внутри клетки», — пояснили исследователи.

Структура исследуемого белка дает дополнительный и интересный взгляд на ускоренное эволюционное развитие нынешнего вируса. В группе коронавирусов, известных человеку, например, вызывающих простуду каждую зиму, есть только одно место связывания цинка. Напротив, в текущем подсемействе вирусов (которое вызвало эпидемию SARS в 2002 году в Азии и является причиной нынешней эпидемии) в ходе исследования были обнаружены три точки связывания, и есть структурные признаки того, что формирование вируса SARS-COV-2 развивает четвёртая точка связывания.

Исследователи использовали тот же метод для изучения двух других белков в коронавирусе – белка нуклеокапсид (или просто N) и белка под названием Nsp1, который является одним из основных белков вируса, уклоняющихся от иммунной системы. Доктор Калисман, сыгравший ключевую роль в исследовании, объясняет, что «даже в этих двух случаях мы обнаружили, что внутри клеток формируются типы структур, которые на сегодняшний день не были хорошо изучены внеклеточными методами. Клетка создает очень сложную среду, которую очень трудно воспроизвести in vitro». Доктор Шнайдман заключает: «Метод, который мы использовали, выглядит очень многообещающим и полезным для исследования многих белков. Хотя вирус может обойтись без Nsp2, Nsp1 является важным белком в коронавирусе, и с его помощью ему удается перехитрить иммунную систему. Теперь у нас есть технология и экспериментальный протокол для дальнейшего исследования не только самих вирусных белков, но и их партнеров внутри человеческой клетки». Профессор Линиэль поясняет: «Это только начало. В будущем необходимо будет изучить весь вирус в клеточном контексте, чтобы смоделировать все вирусные белки и взаимодействия между ними».

Другие новости по теме:

Михаил Зейгарник
Работаем без выходных: 24/7
Обслуживание на трех языках: иврит, русский и английский
Введите ваши данные и врач клиники перезвонит вам в течение часа
Whatsapp
с врачом клиники 24/7
×
×