West Lake Üniversitesi, yeni koronavirüs hücre reseptörünün mekansal yapısını başarıyla analiz etti
Zhou Qiang
Son zamanlarda, West Lake Üniversitesi'ndeki Zhou Qiang Laboratuvarı, yeni koronavirüsün reseptörü olan ACE2'nin tam uzunluktaki yapısını başarılı bir şekilde analiz etmek için kriyo-elektron mikroskopi teknolojisini kullandı. Bu, ACE2'nin tam uzunlukta yapısının dünyanın ilk analizidir. İlgili araştırma içeriği, önceden basılmış platform bioRxiv'de 19 Şubat, Pekin saatiyle saat 3 civarında başlatıldı. Bu aynı zamanda West Lake Üniversitesi tarafından Zhejiang Eyaletinde yeni koronavirüs pnömonisinin önlenmesi ve tedavisinde üstlenilen acil durum bilimsel araştırma görevinin önemli bir başarısıdır.
Yeni koronavirüs enfeksiyonunun neden olduğu zatürre salgınından sonra Wuhan Viroloji Enstitüsü'ndeki bilim adamları, 2003'teki SARS virüsü gibi yeni koronavirüsün de ACE2 proteinini tanımlayarak insan hücrelerine girdiğini keşfettiler.ACE2, insan vücudunu istila eden "yeni koronavirüs" in anahtarıdır. . Araştırmalar, ACE2'nin SARS virüsü ve "yeni koronavirüs" insan vücudunu istila ettiğinde bir "kapı tokmağı" gibi olduğunu, virüsün onu kaptığını ve hücrenin kapısını açtığını buldu.
ACE2-B0AT1 kompleksinin Cryo-EM yoğunluk haritası
Daha önce, çalışmalar ACE2'nin hücre dışı bir alanı ve SARS virüsü S proteini tarafından oluşturulan kompleksin üç boyutlu yapısını çözmüştü. Yakın zamanda, Austin'deki Texas Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, yeni koronavirüsün S proteininin yapısını gösterdi. Bununla birlikte, ACE2 hücre zarında hangi durumda bulunur? Yeni koronavirüs ile SARS virüsü ve ACE2 kombinasyonu arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir? ACE2'nin tam uzunluktaki proteinini ve S proteini ile kompleks yapısını elde etmek, yukarıdaki soruların yanıtlanmasına büyük ölçüde yardımcı olacaktır.
ACE2-B0AT1 karmaşık yapı diyagramı
Zhou Qiang'ın laboratuvarı bu sorunu çözdü. İlk aşamada, tam uzunlukta ACE2 proteini elde etmeleri gerekir, ancak ACE2'nin kendisinin bir zar proteini olarak in vitro stabil bir şekilde elde edilmesi zordur. Zhou Qiang ve doktora sonrası arkadaşı Yan Renhong, literatürde ACE2'nin bağırsakta bir amino asit taşıyıcı B0AT1 ile bir kompleks oluşturabileceğini keşfetti. Geçmiş araştırma deneyimlerine göre, bu kompleksin ACE2'yi stabilize etme olasılığı çok yüksektir. Yeterince elbette, birlikte ifade yoluyla yüksek kaliteli ve kararlı bir ACE2 ve B0AT1 kompleksi elde ettiler ve üç boyutlu yapısını West Lake Üniversitesi'nin kriyo-elektron mikroskopi platformunu kullanarak, virüs tanımlaması için gerekli olan 2,9 angstrom çözünürlüğünde başarıyla analiz ettiler. Alan çözünürlüğü 2.7 Angstrom'dur.
ACE2-B0AT1 kompleksi ile önceden çözülmüş kompleks (SARS-CoV'nin S proteininin kompleksi ve ACE2'nin PD alanının) karşılaştırılmasıyla, iki kompleks, PD alanı tarafından birbirine tutturulur.
ACE2'nin tam uzunluktaki protein yapısını analiz eden Zhou Qiang'ın laboratuvarı, ACE2'nin hem açık hem de kapalı konformasyonel değişikliklerle bir dimer olarak var olduğunu, ancak her iki konformasyonun da koronavirüs ile karşılıklı bir tanıma arayüzü içerdiğini buldu.
Bu araştırma keşfi, yeni koronavirüsün tam uzunluktaki ACE2 ve S protein kompleksinin üç boyutlu yapısının daha fazla analiz edilmesi için temel oluşturdu. Ve bu çalışmanın kendisi, yeni koronavirüsün bulaştığı hücreleri anlamak için birçok ilginç ipucu sağlıyor.
Örneğin, ACE2'nin dimeri ve yeni koronavirüs S proteininin trimeri, virüsün ve konakçı hücre zarının füzyonunu veya endositozunu desteklemek için daha yüksek bir seviyede çapraz bağlanabilir mi? Önceki çalışmalar göstermiştir ki, ACE2'nin hücre dışı bölgesi bölünürse, koronavirüs enfeksiyonunu daha etkili bir şekilde teşvik edecektir, ancak ACE2 ve B0AT1'in karmaşık yapısı, B0AT1'in varlığının proteazın bu bölünme bölgesine yaklaşmasını engelleyebileceğini göstermektedir. Bu açıklıyor mu? Virüs enfeksiyonunun semptomları esas olarak B0AT1 bulunmayan akciğerlerde görülür?
Yapısal araştırmayla ortaya çıkan bu sorunlar dizisi, gelecekteki multidisipliner araştırmaları beklemektedir.
"Genel olarak, ACE2'nin tam uzunluktaki yapısının analizi, hedef hücrelere giren koronavirüsün yapısal temelini ve fonksiyonel özelliklerini anlamaya yardımcı olacak ve hücrelere girişi engelleyen inhibitörlerin keşfinde ve optimizasyonunda önemli bir rol oynayacaktır." Tsinghua Üniversitesi Küresel Sağlık ve Enfeksiyon Hastalıkları Araştırma Merkezi müdürü Profesör Zhang Linqi, dedi.
Zhou Qiang (sağda) ve Yan Renhong (solda)
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. İlk birim ve iletişim birimi, West Lake Üniversitesi'ndeki Zhejiang Eyaleti Yapısal Biyoloji Araştırma Temel Laboratuvarı'dır. Bu çalışma, Zhejiang Eyaleti, Hangzhou Şehri, Xihu Bölgesi'nin ilgili bölümleri ve kriyo-elektron mikroskobu platformu ve West Lake Üniversitesi Süper Hesaplama Merkezi tarafından güçlü bir şekilde desteklenmiştir.
İlgili araştırma içeriği için buraya bakın
B0AT1 ile kompleks halinde dimerik tam uzunlukta insan ACE2'nin yapısı
Renhong Yan, Yuanyuan Zhang, Yaning Li, Lu Xia, Qiang Zhou
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.17.951848v1
Makale kaynağı: West Lake Üniversitesi resmi kamu hesabı
