Forskere identificerer dynamisk adfærd af nøgle SARS-CoV-2 tilbehørsprotein

Forskere ved Kanazawa University rapporterer i Journal of Physical Chemistry Letters højhastigheds atomkraftmikroskopiundersøgelser, der kaster lys over den mulige rolle af proteinet med åben læseramme 6 (ORF6) i COVID-19-symptomer.

Mens mange lande over hele verden oplever en udsættelse fra den intense spredning af SARS-CoV-2-infektioner, der førte til tragiske niveauer af sygdom og flere nationale nedlukninger i begyndelsen af ​​årtiet, fortsætter tilfælde af infektion.

En bedre forståelse af de mekanismer, der opretholder virussen i kroppen, kan hjælpe med at finde mere effektive behandlinger mod sygdom forårsaget af sygdommen, samt bevæbne sig mod fremtidige udbrud af lignende infektioner. Med dette i tankerne har der været stor interesse for de hjælpeproteiner, som virussen producerer for at hjælpe den med at trives i kroppen.

"I lighed med andre vira udtrykker SARS-CoV-2 en række hjælpeproteiner for at omprogrammere værtsmiljøet for at fremme dets replikation og overlevelse," forklarer Richard Wong ved Kanazawa University og Noritaka Nishida ved Chiba University og deres kolleger i denne seneste nyhed. rapport. Blandt disse hjælpeproteiner er ORF6.

Tidligere undersøgelser har antydet, at ORF6 interfererer med funktionen af ​​interferon 1 (IFN-I), en særlig type lille protein, der bruges i immunsystemet, hvilket kan forklare tilfældene af asymptomatisk infektion med SARS-CoV2. Der er også bevis for, at ORF6 forårsager tilbageholdelse af visse proteiner i cytoplasmaet, mens den forstyrrer mRNA-transport fra cellen, hvilket kan være et middel til at hæmme IFN-I-signalering. Mekanismen for denne proteinretention og transportafbrydelse var imidlertid ikke klar.

For at kaste lys over disse mekanismer undersøgte forskerne først, hvilke spor forskellige softwareprogrammer kunne give til strukturen af ​​ORF6. Disse indikerede den sandsynlige tilstedeværelse af flere iboende uordnede regioner. Kernemagnetiske resonansmålinger bekræftede også tilstedeværelsen af ​​et meget fleksibelt uordnet segment.

Selvom maskinlæringsalgoritmen AlphaFold2 har vist sig meget nyttig til at bestemme, hvordan proteiner folder, begrænser tilstedeværelsen af ​​disse iboende uordnede regioner dens anvendelse til at etablere strukturen af ​​ORF6, så forskerne brugte højhastigheds atomkraftmikroskopi (HS-AFM), som er i stand til at identificere strukturer ved at detektere topografien af ​​prøver, som en pladespillernål krydser rillerne i vinyl.

Ved hjælp af HS-AFM fastslog forskerne, at ORF 6 primært er i form af ellipsoide filamenter af oligomerer - strenge af gentagne molekylære enheder, men kortere end polymerer. Længden og omkredsen af ​​disse filamenter var størst ved 37°C og mindst ved 4°C, så tilstedeværelsen af ​​feber kunne være gavnlig til at producere større filamenter. Substrater lavet af lipider - fedtholdige forbindelser - fremmede også dannelsen af ​​større oligomerer.

Fordi HS-AFM fanger billeder så hurtigt, var det muligt at forstå ikke kun strukturerne, men også nogle af dynamikken i ORF6-adfærden, herunder cirkulær bevægelse, proteinsamling og flipping. Derudover afslørede yderligere computeranalyse også, at filamenterne var tilbøjelige til at aggregere til amyloider, som findes i nogle neurodegenerative sygdomme, og som kan føre til komplikationer i COVID-19-symptomer. Som forskerne påpeger, virker denne aggregering "for effektivt at sekvestre et stort antal værtsproteiner, især transkriptionsfaktorer involveret i IFN-I-signalering."

Da disse filamenter går i stykker i nærværelse af visse alkoholer, urinstof eller natriumdodecylsulfat Wong, konkluderer Nishida og deres kolleger, at proteinet i vid udstrækning holdes sammen af ​​hydrofobe interaktioner. "Potentielle lægemiddelkandidater, der adskiller ORF6-aggregater ved at forstyrre hydrofobe interaktioner, bør overvejes og testes i den nærmeste fremtid for at evaluere deres terapeutiske værdi i COVID-19-håndtering og -behandling," siger forskerne.

Flere oplysninger: Goro Nishide et al, Nanoscopic Elucidation of Spontaneous Self-Assembly of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Open Reading Frame 6 (ORF6) Protein, The Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI:10.1021/acs.jpclett.3c01440

Journaloplysninger: Journal of Physical Chemistry Letters

Leveret af Kanazawa University