15 август 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Полизахариден щит предпазва шиповия протеин и подготвя коронавируса за заразяване на клетките

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 17 юни 2020 в 00:20 29150
Новият коронавирус използва защитна обвивка от гликани (тъмно синьо), за да изглежда безобиден и да не бъде атакуван от имунната система. Полизахаридите помагат и при подготовката на вируса за заразяване. Снимка: Lorenzo Casalino (UCSD) et al.

Казваме, че не трябва да се съди за книгата по корицата. Но човешката имунна система прави точно това, когато открива и атакува вредни микроорганизми като коронавирусите например като се разчита външните натрапници да бъдат разпознати и да се отделят антитела, които да ги разрушат. Но за съжаление коронавирусът използва специално покритие от полизахаридни молекули, наречени гликани, които го прикриват като безобиден микроорганизъм и така го предпазват от защитните антитела. 

Симулации на суперкомпютъра Frontera в Тексаския център за напреднали компютърни технологии (Texas Advanced Computing Center (TACC)), финансирани от Националната научна фондация (NSF) на САЩ, разкриват "молекулния грим" от полизахаридния щит на коронавирусите. Още повече, симулациите и моделите показват, че гликаните подготвят коронавируса за инфекция, променяйки формата на шиповия протеин. Учените се надяват, че това основно проучване ще допринесе към необходимите знания, за справяне с COVID-19. 

Полизахаридните молекули, наречени гликани, покриват всеки от 65-те шипови протеина от обвивката на коронавируса. Те представляват около 40% от теглото на шиповия протеин. Тези белтъчни структури са изключително важни при инфектирането на клетките, защото се свързват с клетъчната повърхност и осигуряват на вируса вход към вътрешността на клетката. 

"Наистина можете да видите колко ефективен е гликановия щит", обяснява Роми Амаро (Rommie Amaro), професор по химия и биохимия в Университета на Калифорния, Сан Диего. "Това е така, защото гликаните покриват повърхността на вирусния шипов протеин, който е най-откритата част и е отговорна за първоначалната инфекция на човешката клетка".

Амаро е съавтор на изследване, публикувано наскоро в платформата за препринти bioRxiv.org, което открива потенциалната структурна роля на гликановия щит, покриващ шиповите протеини на SARS-CoV-2. 

"Може ясно да се види от отворената конформация, че шиповият протеин преминава през големи структурни промени, за да навлезе в човешката клетка", обяснява Амаро.

Конформацията на молекулите описва определен начин на разположението им в пространството, което може да окаже влияние върху свойствата им, например приближавайки иначе отдалечени сегменти от белтъчните молекули, те могат да се свържат и да образуват активни центрове.   

За да се случи първоначалното свързване между вируса и клетката, е необходимо части от рецептор-свързващата област на шиповия протеин да се повдигнат над защитния гликанов щит в отворена конформация. Това е в контраст със затворената конформация, при която щитът покрива шиповия протеин. Амаро предполага, че тези промени в конформацията са необходими, защото в противния случай гликановата обвивка би блокирала свързването на шиповия протеин с клетката.  

Друг аспект на изследването показва как изменения в конформацията на гликаните води до промени в структурата на шиповия протеин. Учените откриват, че при отворената конформация два гликана поддържат протеина в тази конформация. Те обясняват, че това е и един от най-важните резултати на изследването им, тъй като това предполага, че ролята на гликаните е много по-голяма от предпазването на шиповия протеин и може би участват в динамиката му.

Амаро сравнява действието на гликаните с натискането на спусъка на пистолет.

"Когато тази част от шиповия протеин излезе нагоре, пръстът е на спусъка на инфектиращата машина. Тогава тя е най-опасна - заредена и готова. Когато е в това състояние е нужно само да се доближи до ACE2 рецептора на човешката клетка и тогава да се свърже много здраво с нея и на практика клетката е заразена."  

Амаро и колегите й използват изчислителни методи, за да създадат моделите на SARS-CoV-2, а след това създават компютърни симулации, за да отговорят на различни научни въпроси за вируса. Първоначално те използват данни за структурата на вируса, получени от други техни колеги и благодарение на моделирането допълват липсващата информация.

Трудно е по експериментален път да се получат повече детайли за гликановия щит, а е важно неговата структура да е позната, за да може да бъдат разработени лекарства и ваксини.

Компютърните симулации позволяват на Амаро и колегите й да създадат общ модел на шиповия протеин, включително и гликаните. Именно тези симулации дават информация как изглеждат гликаните, която иначе не би била достъпна.

За да направят анимиран модел на динамиката на тази система, състояща се от 1,7 милиона атоми са необходими сериозни компютърни ресурси и именно затова Frontera е незаменима за изследването, показвайки как всъщност работи шиповият протеин.

"Успяхме да направим това благодарение на Frontera и консорциума COVID-19 HPC", обяснява Амаро. "Сега опитваме да споделим данните си с възможно най-много хора, защото хората искат динамично обяснение какво се случва - не само с други академични екипи, но и с различни фармацевтични и биотехнологични компании, които провеждат разработки върху неутрализирането на антителата".

Амаро смята, че това основно проучване ще помогне в борбата срещу SARS-CoV-2, защото колкото повече се знае за вируса, толкова повече възможности за потенциално лечение се създават.

"От толкова голямо значение е да научим възможно най-много за вируса. И дано тогава да можем да превърнем това знание в неща, които ще са ни полезни или в клиниката, или на улицата, например ако опитваме да намалим предаването на болестта чрез това, което сме научили за аерозолите или носенето на маски. Всичко това е част от него. Основното проучване има важна роля в борбата срещу COVID-19. И съм щастлива да съм част от това. Предимство е, че имаме Frontera и TACC в арсенала си".

Източник: Phys.org - Sugar coating locks and loads coronavirus for infection


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.