Protein S có thân rất linh hoạt bao gồm hai khớp nối độc lập. Các chuyển động linh hoạt của các protein S cho phép miền liên kết thụ thể có nhiều định hướng khác nhau và các cấu hình protein S có thể xảy ra nhất có khả năng gắn ACE2. Credit: CácTiến sĩ Yeolkyo Choi

Các nhà nghiên cứu của Lehigh định lượng sự tương tác cụ thể giữa protein đột biến của SARS-CoV-2 – vi rút gây ra COVID-19 – với các thụ thể ACE2 trong tế bào người có thể giải thích một phần tỷ lệ lây nhiễm cao của nó so với SARS- CoV-1.

Các nhà nghiên cứu kỹ thuật sinh học tại Đại học Lehigh đã xác định được sự tương tác trước đây chưa được biết đến giữa các thụ thể trong tế bào người và protein “S” của SARS-CoV-2, loại vi rút gây ra COVID-19. Thông tin mới này có thể hỗ trợ việc phát triển các chiến lược mới để ngăn chặn sự xâm nhập của SARS-CoV-2 vào tế bào người.

X. Frank Zhang và Wonpil Im đã biết từ các nghiên cứu gần đây rằng tương tác giữa protein đột biến SARS-CoV-2 và thụ thể men chuyển 2 (ACE2) trong tế bào người mạnh hơn tương tác giữa protein đột biến có cấu trúc giống hệt nhau của SARS- CoV-1, loại vi rút đã gây ra đợt bùng phát SARS 2002-2004, và các thụ thể tương tự.

Zhang, phó giáo sư cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là xác định đặc điểm của SARS-CoV-2 và nghiên cứu sự tương tác giữa protein-protein trong quá trình xâm nhập của nó vào tế bào người để cung cấp thêm hiểu biết về các cơ chế giúp thực hiện bước đầu tiên trong quá trình xâm nhập thành công của nó”. trong Kỹ thuật sinh học và Kỹ thuật Cơ khí & Cơ khí tại Lehigh.

Phát hiện của họ xuất hiện trong một bài báo có tên “Đặc điểm cơ sinh học của RBD tăng đột biến SARS-CoV-2 và tương tác protein-protein ACE2 của con người” trong một ấn phẩm đặc biệt củaBiophysical Journal, “Biophysicists Address Covid-19 Challenges I,” được xuất bản vào giữa tháng Ba. Các tác giả khác bao gồm, từ Đại học Lehigh: Wenpeng Cao, Decheng Hou và Seonghan Kim về kỹ thuật sinh học; Chuqiao Dong ngành cơ khí chế tạo máy; và, từ Viện Nghiên cứu Lindsley F. Kimball, Trung tâm Máu New York, Wanbo Tai và Lanying Du.

Sử dụng kết hợp quang phổ lực đơn phân tử và mô phỏng động lực học phân tử, nhóm của Zhang và Im đã có thể xác định sự tương tác trước đây chưa được biết đến giữa ACE2 glycans (nhóm đường gắn vào bề mặt của protein) và sự tăng đột biến SARS-CoV-2. Sự tương tác này dường như chịu trách nhiệm cho việc tăng cường sự tương tác giữa virus và tế bào. Điều này có thể giải thích một phần tỷ lệ lây nhiễm COVID-19 cao hơn so với loại virus tương tự đã gây ra đợt bùng phát SARS 2002-2004, họ nói.

Im, giáo sư về kỹ thuật sinh học, khoa học máy tính, hóa học cho biết: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng sự tương tác cụ thể giữa ACE2 glycans và protein đột biến SARS-CoV-2 là nguyên nhân khiến cho việc tách vi rút khỏi tế bào trở nên khó khăn như vậy. và khoa học sinh học, cũng như Chủ tịch được Tổng thống ưu ái về Y tế, Khoa học và Kỹ thuật tại Lehigh.

Để đạt được những phát hiện này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật phát hiện phân tử đơn sáng tạo của Zhang, đo lực tách rời của sự tương tác giữa thụ thể protein-ACE2 tăng đột biến. Sử dụng mô phỏng động lực học phân tử toàn nguyên tử của hệ thống phức tạp có sẵn trong CHARMM-GUI do Im phát triển, sau đó họ xác định thông tin cấu trúc chi tiết trong tương tác này.

Zhang nói: “Sau khi chúng tôi cẩn thận loại bỏ tất cả các glycans ACE2 và đo lực tương tác, chúng tôi thấy rằng sức mạnh của tương tác đột biến SARS-CoV-2-ACE2 đã giảm trở lại mức tương tự như SARS-CoV-1.

Zhang nói: “Có thể sự tương tác mới được phát hiện này với ACE2 glycans có thể là một yếu tố góp phần vào tỷ lệ COVID-19 cao hơn so với SARS-CoV-1 có cấu trúc tương tác yếu hơn,”. “Hy vọng của chúng tôi là các nhà nghiên cứu có thể sử dụng thông tin này để phát triển các chiến lược mới nhằm xác định, phòng ngừa, điều trị và tiêm chủng chống lại COVID-19.”

Tham khảo: “Đặc điểm cơ sinh học của RBD tăng đột biến SARS-CoV-2 và tương tác protein-protein ACE2 ở người” của Wenpeng Cao, Chuqiao Dong, Seonghan Kim, Decheng Hou, Wanbo Tai, Lanying Du, Wonpil Im và X. Frank Zhang, 17 tháng 2 2021,Tạp chí Lý sinh.
DOI: 10.1016 / j.bpj.2021.02.007In

Nguồn: scitechdaily