Крио

May 21, 2023

31 мая 2023 г. — Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ) для визуализации критического этапа репликации SARS-CoV-2, что позволило получить информацию, которая могла бы стать основой для разработки лекарств от COVID-19.

В начале пандемии разработчики определили процессинг полипротеина SARS-CoV-2 как потенциальную мишень для противовирусных препаратов COVID-19. Ферментативное расщепление полипротеина на отдельные белки жизненно важно для репликации вируса и, как таковое, дает возможность использовать лекарство для уничтожения патогена. Паксловид, первый противовирусный препарат от COVID-19, получивший полное одобрение в США, ингибирует фермент, расщепляющий белок.

Знания о ферменте, на который нацелен Паксловид, Mpro, получены в результате исследований, в которых использовалась рентгеновская кристаллография для изображения протеазы как самой по себе, так и при ее присоединении к небольшому пептиду, предназначенному для имитации полипротеина. Таким образом, исследователям не хватало структурной информации о связанном с полипротеинами Mpro.

Отсутствие структурной информации не позволило исследователям понять, как Mpro или полипротеин определяют порядок расщепления. Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, команда из штата Пенсильвания использовала крио-ЭМ, чтобы выявить структуру Mpro изолированно и в комплексе с участком полипротеина коронавируса. Исследователи поделились своими выводами в Журнале биологической химии.

Крио-ЭМ-изображения показали, что Mpro связывает место расщепления, но очень мало контактирует с остальной частью полипротеина. Это открытие предполагает, что полипротеин, а не фермент, может диктовать порядок расщепления, как заявил в своем заявлении Манджу Нарвал, постдокторант из Пенсильванского университета и первый автор статьи.

«Если бы Mpro руководил процессом, выбирая предпочтительный сайт распознавания из всех открытых возможностей, мы ожидали бы, что он установит дополнительные контакты с полипротеином по причинам, связанным с энергетикой и стабильностью», — сказал Нарвал. «Поскольку мы не видим этих дополнительных контактов, мы подозреваем, что вместо этого структура полипротеина может диктовать порядок расщепления».

Исследователи все еще пытаются создать четкое изображение полипротеина и визуализировать все его области, проблема, возникающая из-за применения крио-ЭМ к относительно небольшой структуре, но существующие данные предлагают потенциальное объяснение того, как происходит расщепление. Например, изначально Mpro может иметь доступ только к ограниченному числу сайтов полипротеина. Когда один белок расщепляется, фермент может получить доступ к новому участку. Таким образом, полипротеин мог бы определять порядок расщепления.