과학자들은 SARS-CoV-2 역학을 교란하고 COVID-19의 전염을 예방할 기회를 발견합니다

의 구조적 모델 사스 코로나 바이러스 2 바이러스가 인간 숙주 세포와 융합할 때 스파이크 단백질은 역학을 교란하고 전파를 막을 기회를 드러냅니다.

2021년 8월 31일에 발표된 연구에 따르면 과학자들은 SARS-CoV-2 단백질 구조가 숙주 세포를 인식한 시점부터 진입 시점까지의 전이를 시뮬레이션했습니다. 이라이프.

이 연구는 스파이크 단백질의 당 분자에 의해 활성화된 구조가 세포 진입에 필요할 수 있으며 이 구조를 방해하는 것이 바이러스 전파를 막는 전략이 될 수 있음을 보여줍니다.

SARS-CoV-2 수명 주기의 필수적인 측면은 숙주 세포에 결합하고 유전 물질을 전달하는 능력입니다. 이것은 바이러스의 스파이크를 고정하는 막횡단 번들과 바이러스 외부에 있는 2개의 S 서브유닛(S1 및 S2)의 세 가지 개별 구성요소로 구성된 가시 단백질을 통해 달성됩니다. 인간 세포를 감염시키기 위해 S1 소단위체는 ACE2라고 하는 인간 세포 표면의 분자에 결합하고 S2 소단위체는 바이러스와 인간 세포막을 분리하고 융합합니다. 이 과정은 알려져 있지만 정확한 발생 순서는 아직 밝혀지지 않았습니다. 그러나 이러한 단백질 구조의 마이크로초 규모와 원자 규모의 움직임을 이해하면 잠재적인 표적을 밝힐 수 있습니다. 코로나 바이러스 감염증 -19 : 코로나 19 치료 또는 치료.

연구팀은 “현재 대부분의 SARS-CoV-2 치료제와 백신은 바이러스 침입의 ACE2 인식 단계에 초점을 맞추고 있지만, 대체 전략은 바이러스가 인간 숙주 세포와 통합될 수 있도록 하는 구조적 변화를 표적으로 삼는 것”이라고 설명했다. – 저자 José N. Onuchic, Harry C & Olga K Wiess 미국 휴스턴 라이스 대학교 물리학 교수이자 이론 생물물리학 센터 공동 소장. “그러나 이러한 일시적인 시간 구조를 실험적으로 검증하는 것은 매우 어렵습니다. 그래서 우리는 이 큰 시스템을 조사하기에 충분히 단순화되었지만 사전 융합과 사후 융합 사이에서 전환할 때 S2 소단위의 역학을 포착하기에 충분한 물리적 세부 사항을 보존하는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했습니다. 융합 형태.”

팀은 특히 글리칸이라고 불리는 스파이크 단백질에서 당 분자의 역할에 관심이 있었습니다. 글리칸의 수, 유형 및 위치가 이러한 중간 스파이크 구성을 매개하여 바이러스 세포 진입의 막 융합 단계에서 역할을 하는지 알아보기 위해 그들은 모든옥수수 섀시 기반 모델. 이 모델을 사용하면 정적 힘, 즉 인접 원자가 다른 원자의 움직임에 미치는 영향을 고려하여 시간 경과에 따른 원자의 궤적을 예측할 수 있습니다.

시뮬레이션은 글리칸이 S2 서브유닛의 ‘머리’를 가두는 ‘케이지’를 형성하여 S1 서브유닛에서 분리될 때와 바이러스 및 세포막이 융합될 때 사이에 중간에 멈추게 하는 것으로 나타났습니다. 글리칸이 존재하지 않을 때, S2 서브유닛은 이 형태에서 훨씬 더 적은 시간을 소비했습니다.

시뮬레이션은 또한 특정 위치에 S2 머리를 고정하는 것이 바이러스에서 융합 펩티드라고 하는 짧은 단백질의 확장을 허용함으로써 S2 소단위가 인간 숙주 세포를 모집하고 세포막과 통합하는 데 도움이 된다는 것을 나타냅니다. 실제로, S2의 글리코실화는 융합 펩타이드가 숙주 세포막으로 확장될 가능성을 상당히 증가시켰지만, 글리칸이 없는 경우에는 이것이 일어날 가능성이 미미했습니다.

우리의 시뮬레이션은 글리칸이 단백질 수송이 증가하는 동안 일시 중지를 유발할 수 있음을 나타냅니다. 공동 저자인 Paul C. Whitford, Center for theoretical Biophysics and Department of Physics, Northeastern University, 미국 보스턴은 이것이 융합 펩타이드가 숙주 세포를 포획할 수 있는 중요한 기회를 제공한다고 결론지었습니다. “글리칸이 없으면 바이러스 입자가 숙주에 들어가지 못할 가능성이 높습니다. 우리 연구는 글리칸이 감염을 제어할 수 있는 방법을 보여주고 이 순환하고 치명적인 병원체의 역학에 영향을 미치는 요인에 대한 실험적 조사의 기초를 제공합니다.”

참조: “SARS-CoV-2 단백질 스파이크 제어 세포 침입의 입체적 재배열” Esteban Dodeiro-Rojas, Jose N Unuchek 및 Paul Charles Whitford 작성, 2021년 8월 31일 여기에서 사용 가능. 이라이프.
DOI: 10.7554 / eLife.70362