Yeni koronavirüs hücre reseptör yapısının West Lake Üniversitesi kriyo-elektron mikroskobu analizi: "anahtar" çift konformasyon
İnsan hücrelerindeki karşılık gelen reseptör proteini bir "kilit" gibidir Bir virüsün insan hücrelerine girmesi için karşılık gelen bir "anahtar" açılabilir. Yeni koronavirüsün "anahtarı" S proteinidir ve ACE2, virüs istilası için "kilit" dir.
Biyolojik yapıyı analiz ederek, virüs hücrelerinin insan reseptörlerine nasıl bağlandığını ve insan vücudunu nasıl istila ettiğini anlayabiliriz. 18 Şubat'ta, yaşam bilimleri baskı öncesi platformu bioRxiv, West Lake Üniversitesi'nin Zhou Qiang laboratuvarının "B0AT1 ile dimerik tam uzunlukta insan ACE2in kompleksinin yapısı" araştırma sonuçlarını yayınladı. Ekip, yeni koronavirüsü başarılı bir şekilde analiz etmek için kriyo-elektron mikroskopi teknolojisini kullandı. Reseptör - ACE2'nin (Angiotensin Converting Enzyme 2) tam uzunlukta yapısı. Bunun, ACE2'nin tam uzunlukta yapısının dünyadaki ilk analizi olduğu bildirildi.
Bu makalenin ilk yazarı, West Lake Üniversitesi Yaşam Bilimleri Okulu'nda doktora sonrası araştırmacı olan Yan Renhong'dur ve ilgili yazar, West Lake Üniversitesi Yaşam Bilimleri Fakültesi'nde araştırmacı olan Zhou Qiang'dır. Tezin ilk birimi ve iletişim birimi, West Lake Üniversitesi'nin Zhejiang Eyaleti Yapısal Biyoloji Araştırmaları Temel Laboratuvarı'dır. Laboratuvar 2019'da kurulmak üzere onaylanmıştır. Çin Bilimler Akademisi'nde akademisyen olan Shi Yigong, laboratuvar direktörü olarak görev yapmaktadır.
Araştırma ekibi, kompleksin ACE2 transferinin peptidaz alanları (PD'ler) olarak görünen bir dimer olarak var olduğunu buldu. "Açık" ve "kapalı" iki biçim .
Yapısal modelleme, ACE2-B0AT1 kompleksinin aynı anda iki S proteinini bağlayabildiğini gösteriyor, bu da koronavirüs yapısının daha fazla tanınması ve insan vücudunu enfekte etmek için moleküler temel için önemli ipuçları sağlıyor.
Tsinghua Üniversitesi Küresel Sağlık ve Enfeksiyon Hastalıkları Araştırma Merkezi direktörü Profesör Zhang Linqi, genel olarak ACE2'nin tam uzunlukta yapısının analizinin, Hedef hücreye giren koronavirüsün yapısal temelini ve fonksiyonel özelliklerini anlamaya yardımcı olacak, hücre girişini engelleyen inhibitörlerin keşfedilmesi ve optimizasyonunda önemli rol oynayacaktır. .
Virüs-S proteininin "anahtarı" ile ilgili en son araştırma Amerika Birleşik Devletleri'nden geliyor. Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) Aşı Araştırma Merkezi ve Austin'deki Texas Üniversitesi Moleküler Biyolojik Bilimler Okulu, yeni koronavirüsün S proteininin atomuna yakın bir yapı analizi gerçekleştirdi.Aynı zamanda, yeni koronavirüsün S proteininin insan ACE2'ye bağlanma eğiliminin önemli olduğuna inanılıyor. Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüsünün (SARS-CoV) S proteininden çok daha yüksektir, bu da yeni koronavirüsün oldukça bulaşıcı olmasının nedeni olabilir.
ACE2 hücre zarında hangi durumda bulunur? Yeni koronavirüs ile SARS virüsü ve ACE2 kombinasyonu arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?
Bir membran proteini olarak ACE2'nin in vitro olarak kararlı bir şekilde elde edilmesi zor olduğundan, araştırma ekibi, ortak ekspresyon yoluyla bağırsakta bir ACE2 kompleksi ve bir amino asit taşıyıcı B0AT1 elde etti ve West Lake Üniversitesi'nin kriyo-elektron mikroskobu platformunu kullanarak üç boyutluluğunu analiz etti. yapı.
Reseptör ACE2-B0AT1 kompleksi: iki biçim gösterir: açık ve kapalı
ACE2'nin (konak hücre reseptörü anjiyotensin dönüştürücü enzim 2), adından da anlaşılacağı gibi, koronavirüsler tarafından "kaçırıldığı" bilinmesine rağmen, ACE2'nin ana fizyolojik rolü, bir tür olan anjiyotensinin olgunlaşmasını teşvik etmektir. Vazokonstriksiyonu ve kan basıncını kontrol eden bir peptid hormonu.
ACE2, başlıca akciğer, kalp, böbrek ve bağırsakta bulunan bir tip I membran proteinidir ve ekspresyon seviyesi kardiyovasküler hastalıkla ilgilidir. Yeni koronavirüs enfeksiyonundan sonra, insan vücudundaki ACE2 seviyesi azalır veya hatta kaybolur ki bu, akciğer hasarına ve akciğer yetmezliğine yol açan temel faktörlerden biridir.
ACE2-B0AT1 kompleksinin Cryo-EM yoğunluk haritası
ACE2-B0AT1 kompleksinin atom modeli, glikosilasyon kısmını bir çubuk olarak gösterir, kompleks alt birimlerle renklendirilir ve ACE2 öncüsündeki proteaz alanı (PD) ve Collectrin benzeri alan (CLD) sırasıyla camgöbeği ve mavidir.
Tam uzunluktaki ACE2, bir N-terminal peptidaz alanı (PD) ve bir C-terminali Collectrin benzeri alandan (CLD) oluşur CLD'nin ucu, tek bir transmembran sarmal ve yaklaşık 40 kalıntılık bir hücre içi segment içerir.
ACE2'deki PD, daha sonra diğer enzimler tarafından Ang- (1-7) olarak işlenen Ang- (1-9) üretmek için anjiyotensin (Ang) I'i parçalamaktan sorumludur. Aynı zamanda, önceki çalışmalara göre, pençe şeklindeki ACE2-PD'nin kristal yapısı, koronavirüs S proteini için de doğrudan bir bağlanma sahası sağlar. Koronavirüs hücrelerinin bağlanması için ACE2, PD dışında yapısal olarak mevcut değildir.
Araştırma ekibi, seçilen 418.140 partikülden toplam 2,9 A çözünürlüğe sahip bir 3B rekonstrüksiyon gerçekleştirdi ve kompleks, heterodimerlerin bir dimeri olarak var. Ekip, ACE2 homodimerinde aynı veri setinden açık ve kapalı olmak üzere iki PD konfigürasyonu çıkardı.
Kompleksin "açık" ve "kapalı" biçimleri
Yapısal karşılaştırma, iki konformasyondaki değişikliklerin yalnızca PD alanının dönüşüyle gerçekleştirildiğini ve kompleksin geri kalanının neredeyse değişmeden kaldığını göstermektedir.
Kompleks aynı anda iki viral S proteinini bağlayabilir
Çalışma, ister açık ister kapalı durumda olsun, S proteininin ACE2 dimerinin dışında yer aldığını buldu.
Bu nedenle, dimer ACE2 aynı anda iki S protein trimeri barındırabilir. Bu sonuç, dimer ACE2 ile trimer S proteini arasında, viral partiküllerin membran invajinasyonu ve endositozu için önemli olabilecek potansiyel bir toplanma olabileceğini gösterir.Bu süreç, diğer reseptör aracılı ile benzerdir. Endositoz.
Viral enfeksiyon sürecinde glikosilasyon önemli bir rol oynar. Virüs parçacıklarının oldukça glikosile edilmiş bir yüzeye sahip olmasını sağlayarak, insan bağışıklık hücreleri tarafından tanınmasını ve saldırmasını önlemelerine yardımcı olur. Araştırma ekibi, ACE2-PD yüzeyinde daha fazla glikosilasyon bölgesinin gözlemlendiğini bulmuştur (2'si önceki çalışmalarda gözlenmiştir) Bunun nedeni, bu çalışmada ACE2 proteininin memeli hücrelerinde elde edilmiş olmasıdır. Araştırma, bakulovirüs bulaşmış böcek hücrelerinden elde edildi.
ACE2'deki glikosilasyon siteleri, kırmızı küreler bu çalışmada bulunanlardır
ACE2-B0AT1 kompleksinin yapısında, 2'si önceki raporla aynı olan toplam 7 glikosilasyon sahası tanımlanmıştır.
Bu glikosilasyon sitelerinden 3'ü, RBD (reseptör bağlanma alanı) bağlanma bölgesinin yakınında bulunur. Önceki çalışmalar, bu çalışmada iki glikosilasyon bölgesi, Asn90 ve Asn322 ve Asn53 keşfedildi.
Çalışmalar, klorokin'in ACE2'nin terminal glikosilasyonuna müdahale edebileceğini ve SARS-CoV enfeksiyonunu önleyebileceğini göstermiştir. Aynı zamanda, bu glikosile edilmiş parçaların viral S proteininin ACE2'ye bağlanmasına doğrudan katılıp katılmadığı teyit edilmeyi beklemektedir.
Yeni koroner pnömoni tedavisinde klorokin etkinliğinden, Danıştay Ortak Önleme ve Kontrol Mekanizmasının son basın toplantısında da bahsedildi. Bilim ve Teknoloji Bakanlığı Biyoloji Merkezi müdür yardımcısı Sun Yanrong 17 Şubat'ta düzenlediği basın toplantısında, ilgili uzman gruplarının, 70 yıldan uzun süredir klinik olarak kullanılan sıtma ilacı klorokin fosfatın, yeni koroner pnömoni tedavisinde belirli bir etkiye sahip olduğunun açık olduğunu kabul ettiklerini söyledi.
2019-nCoV enfeksiyonunun mekanizmasını analiz etmek için önemli bir çerçeve
Yazarlar makalenin sonunda yayınlanan yapının dimer düzeneğindeki tam uzunluktaki ACE2'nin yüksek çözünürlüklü yapısını ortaya çıkardığını yazdı.Eşzamanlı modelleme analizi, koronavirüsün iki S protein trimleyicisinin aynı anda ACE2 ile dimerize olduğunu gösteriyor. Vücut kombinasyonu. Bu bize viral hücre istilasının ve kümelenmesinin meydana geldiğini ve endositoza katkıda bulunabilecek zar istilasının meydana geldiğini hatırlatır.
Araştırma ekibi, ACE2 ile viral partiküller arasındaki etkileşimin yanı sıra BOAT1 ve integrinler gibi kofaktörlerin süreç üzerindeki etkisini incelemek için daha fazla araştırma ve karakterizasyonun gerekli olduğuna inanıyor. Bu çalışma, 2019-nCoV enfeksiyonunun mekanizmasını analiz etmek için önemli bir çerçevedir ve potansiyel klinik tedavilerin geliştirilmesini teşvik edebilir.
