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Leurres de novo de protéine qui bloquent SARS-CoV-2

L'universel du courant COVID-19 ayant été déjà prétendu des centaines de milliers de durées mondiales, les scientifiques travaillent pour mettre en évidence les stratégies antivirales efficaces qui peuvent être rapidement déployées, non seulement pour le scénario actuel mais pour contrer de futurs dangers.

Maintenant, une étude neuve publiée sur le bioRxiv* de serveur de prétirage prouve en août 2020 que la technologie de modèle de calcul peut être efficacement armée vers cette extrémité, produisant les molécules neuves pour empêcher l'entrée et la réplication virales. Les imitateurs de protéine développés par chercheurs qui bloquent la pièce d'assemblage de virus au récepteur cellulaire en agissant en tant que leurres et évitent l'évasion virale par l'intermédiaire des mutations neuves.

Le principe

L'étude actuelle est basée sur le principe de concevoir une surface de protéine qui est identique à cette surface de cellules visée par le virus SARS-CoV-2 mais avec une affinité obligatoire plus élevée pour le RBD viral que la cellule hôte. Ceci devra également empêcher la pièce d'assemblage virale à la cellule. Le résultat final sera que ces « protéines de novo de créateur peuvent outcompete l'interaction virale et agir en tant qu'agents de neutralisation. » D'ailleurs, même le modèle du leurre s'assure que l'évasion mutationnelle est impossible puisque n'importe quelle mutation qui affaiblit le grippement viral au leurre affaiblira automatiquement également sa capacité de gripper sur la surface de récepteur dont le leurre est une copie.

Gripper, stabilité et structure des leurres de novo CTC-445 de protéine, CTC-445.2 et CTC-445.2d. A) Modèles de calcul de CTC-445.2. Gauche, comparaison de la surface obligatoire de la surface adjacente SARS-CoV-2 de CTC-445.2 (haut) et hACE2 (bas). CTC-445.2 est conçu pour présenter la même surface adjacente obligatoire que celle que SARS-CoV-2 vise dans hACE2, vers le bas au niveau de différentes interactions. Résidus des motifs obligatoires : H1 sont montrés dans les nuances de l
Gripper, stabilité et structure des leurres de novo CTC-445 de protéine, CTC-445.2 et CTC-445.2d. A) Modèles de calcul de CTC-445.2. Gauche, comparaison de la surface obligatoire de la surface adjacente SARS-CoV-2 de CTC-445.2 (haut) et hACE2 (bas). CTC-445.2 est conçu pour présenter la même surface adjacente obligatoire que celle que SARS-CoV-2 vise dans hACE2, vers le bas au niveau de différentes interactions. Résidus des motifs obligatoires : H1 sont montrés dans les nuances de l'orange, les résidus du H2 aux nuances du vert et les résidus d'EE3 aux nuances du bleu. L'exposition de cadres a détaillé la comparaison structurelle des surfaces adjacentes entre CTC-445.2 et hACE2 avec SARS-CoV-2 RBD. Le composé décontracté de hACE2 avec SARS-CoV-2 RBD (foncé et gris-clair, respectivement ; APB : 6M17) sont alignés sur le modèle du compex décontracté de CTC-445.2 et de SARS-CoV-2 RBD (rose). Des interactions de liaison hydrogène sont indiquées par les lignes tirées noires ; B) Concevez les modèles de CTC-445, de CTC-445.2 et de CTC-445.2d. CTC-445.2 contient 5 mutations qui ont été guidées par des expériences dirigées d'évolution. CTC-445.2d est une variante bivalente composée de deux sous-unités CTC-445.2 jointes par un lieur flexible de GS de 17 mer (séquence - GGGGSGGSGSGGSGGGS-) ;

Le procédé

Les scientifiques ont recensé la première fois la caractéristique répétant les structures qui composent la surface de protéine réellement liée à par le RBD viral. Ceci est basé sur trois structures rendues publiquement - procurables, réfléchissant la structure possible du composé RBD-ACE2 pour SARS-CoV-1 et SARS-CoV-2. Ils ont sélectionné les quatre composantes structurelles qui composent la surface adjacente obligatoire de la protéine ACE2 et ont établi le leurre de novo avec trois d'entre eux - deux longues alpha-helices et une bêta-épingle à cheveux courte. Ils ont évité n'importe quelle partie de la partie biologiquement active de la molécule, telle que le site catalytique enzymatique ou le site de l'interaction avec la membrane cellulaire.

Les éléments d'objectif ont été alors montés sur une structure de soutènement autonome neuve qui permet le pliage correcte de l'accepteur dans la forme globulaire exigée et stabilisent la surface adjacente. Le logiciel de Rosetta a été employé pour développer environ 35.000 topologies entièrement branchées de protéine avec tous ces éléments, sans modifier même la conformation des acides aminés de la surface adjacente obligatoire d'objectif. Les séquences des acides aminés ont été alors produites tels qu'elles pourraient se plier dans les structures d'objectif. Les modèles ont été alors évalués utilisant un filtre automatique, et les 196 principaux ont été vérifiés pour gripper au virus. Ils ont trouvé cette une molécule, qu'ils ont nommée CTC-445.2d (ConquerTheCorona445.2duo), ont eu une affinité nanomolar et très spécifique de gripper au SARS-CoV-2 RBD, mais n'ont pas empêché son grippement à ACE2.

Les chercheurs ont alors effectué la mutagénèse dirigée visée pour comporter une combinaison planification des mutations les plus utiles avérées pour stabiliser la protéine et pour améliorer davantage son affinité de gripper. Ceci a eu comme conséquence CTC-445.2, avec cinq acides aminés substitués, aucun à la surface adjacente obligatoire. Ceci s'est avéré très stable et un inhibiteur efficace de l'infection in vitro. En conclusion, ils ont exécuté une duplication de domaine pour la rendre bivalente. Cette opération a eu comme conséquence CTC-445.2d, avec l'affinité obligatoire de dix fois et 100 fois la capacité de neutralisation de la version antérieure de la protéine.

La protéine

CTC-445.2d est des 160 que la protéine d'acide aminé qui grippe le SARS-CoV-2 RBD aux concentrations nanomolar, est très stable, et est également réactif pour SARS-CoV-1 RBD. Bien que ce soit un concurrent si intense de viral infection, la viabilité de cellules demeure inchangée de même que fait l'activité enzymatique d'ACE2. La neutralisation complète du viral infection a été montrée dans trois systèmes in vitro, comprenant dans un système cellule-dérivé épithélial Calu-3 de poumon.

De plus, son efficacité était la plus grande si actuelle au cours de l'infection, c.-à-d., quand elle a été incubée avec le virus et dans des medias de cellules, indiquant qu'elle a empêché l'infection par neutralisation extracellulaire. Les chercheurs également ont inculqué une dose élevée de la protéine en intranasale à un modèle expérimental de souris, et ont constaté que la molécule pourraient être trouvés dans a entièrement - forme fonctionnelle pendant plus de 24 heures, et aussi détectable dans le sang. Ceci indique la possibilité d'exposition systémique aussi bien à un certain niveau.

Les avantages

L'utilisation des protéines solubles de leurre est très différente de celle des vaccins, des inhibiteurs de petite molécule ou des anticorps de neutralisation, et surmonte le problème de l'évasion mutationnelle. Ces molécules évitent également la stabilité et les effets biologiques non désirés, ainsi que l'auto-immunité potentielle, implicite dans l'utilisation des protéines naturelles. Étant très différentes des protéines naturelles en leur séquence des acides aminés et structure, elles sont peu susceptibles d'obtenir des réactions auto-immune.

Ces petites molécules sont faciles à produire à la large échelle dans les systèmes bactériens procurables, sont stables au-dessus d'un large éventail de conditions, et peuvent être encore raffinées pour augmenter leur potentiel pour le pouvoir d'affinité et de neutralisation. Les leurres sont fonctionellement résilients aux mutations virales d'évasion aussi bien. Le principe fondamental est validé par l'activité hétérospécifique des protéines de leurre avec SARS-CoV-1, parce que les différences dans le RBD des deux virus concernent la surface adjacente obligatoire au moins à 17 sites mais n'évitent pas la neutralisation de les deux par la même protéine.

Les chercheurs disent, « utilisant notre plate-forme nouvelle, dans moins les leurres de novo de pendant dix semaines, nous avons conçu, validons, et optimisés de protéine de l'enzyme de conversion de l'angiotensine humaine 2 (hACE2). » Ces très stables, petites protéines de haut-affinité grippent au RBD viral et l'empêchent de fixer à la cellule hôte. Ils prévoient qu'en développant davantage ce nouveau, la technique précise et rapide, ït devrait être possible pour développer rapidement de « autres leurres de novo thérapeutiques de protéine, non limités aux virus de neutralisation, mais pour combattre n'importe quel agent qui agit l'un sur l'autre expressément avec des protéines de surface de cellules pour entraîner la maladie. »

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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