Обнаружен новый механизм заражения коронавирусом | Журнал интересных вещей

Обнаружен новый механизм заражения коронавирусом

Это позволит создать более действенные лекарства.

Обнаружен новый механизм заражения коронавирусом

Коронавирус изучили подробнее

В начале заражения COVID-19 коронавирус SARS-CoV-2 стыкуется с клетками человека, используя шиповидные белки на своей поверхности. Шиповидный белок находится в центре разработки вакцины, потому что он вызывает иммунный ответ у людей. Группа немецких ученых, в том числе сотрудники Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге, Института биофизики Макса Планка, Института Пауля Эрлиха и Франкфуртского университета Гете, сосредоточились на структуре поверхности вируса, чтобы получить представление о возможности использования его для разработки вакцин и эффективных терапевтических средств для лечения инфицированных пациентов.

Команда объединила криоэлектронную томографию, усреднение субтомограмм и моделирование молекулярной динамики, чтобы проанализировать молекулярную структуру белка-шипа в его естественной среде, на интактных вирионах и с разрешением, близким к атомному. Используя современное оборудование для криоэлектронной микроскопии EMBL, было создано 266 криотомограмм около 1000 различных вирусов, каждый из которых несет в среднем 40 шипов на своей поверхности. Усреднение субтомограмм и обработка изображений в сочетании с моделированием молекулярной динамики наконец предоставили важную и новую структурную информацию об этих пиках.

Результаты оказались неожиданными: данные показали, что глобулярная часть белка-шипа, которая содержит рецептор-связывающую область и механизмы, необходимые для слияния с клеткой-мишенью, соединена с гибкой ножкой. "Верхняя сферическая часть шипа имеет структуру, которая хорошо воспроизводится рекомбинантными белками, используемыми для разработки вакцины", — объясняет Мартин Бек, руководитель группы EMBL и директор Института Макса Планка (MPI) по биофизике. "Однако наши открытия о стебле, который прикрепляет глобулярную часть белка шипа к поверхности вируса, были новыми".

"Стебель должен был быть довольно жестким, — добавляет Герхард Хаммер из Института биофизики и Института биофизики Университета Гете во Франкфурте. Но на наших компьютерных моделях и на реальных изображениях мы обнаружили, что стебли чрезвычайно гибкие". Объединив моделирование молекулярной динамики и криоэлектронную томографию, команда определила три сустава — тазобедренный, коленный и голеностопный, — которые придают стеблю гибкость.

"Как воздушный шар на веревке, шипы, кажется, движутся по поверхности вируса и, таким образом, могут искать рецептор для стыковки с целевой клеткой", — объясняет Жакомин Крижнсе Локер, руководитель группы в Институте Пауля Эрлиха. Чтобы предотвратить инфекцию, эти шипы нацелены на антитела. Однако изображения и модели также показали, что весь спайковый белок, включая стебель, покрыт цепочками гликанов — сахароподобных молекул. Эти цепи обеспечивают своего рода защитную оболочку, которая скрывает спайки от нейтрализующих антител: еще одно важное открытие на пути к эффективным вакцинам и лекарствам.