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Esche della proteina di De novo che bloccano SARS-CoV-2

Con il pandemico corrente COVID-19 già che reclama le centinaia di migliaia di vite universalmente, gli scienziati stanno lavorando per mettere in evidenza le efficaci strategie antivirali che possono essere spiegate rapidamente, non solo per lo scenario corrente ma per ricambiare le minacce future.

Ora, un nuovo studio pubblicato sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare nell'agosto 2020 indica che la tecnologia di progettazione di calcolo può essere sfruttata efficientemente verso questa estremità, producendo le nuove molecole per inibire l'entrata e la replica virali. I mimi della proteina sviluppati ricercatori che bloccano il collegamento del virus al recettore cellulare fungendo da esche ed impediscono la fuga virale via le nuove mutazioni.

Il principio

Lo studio corrente è basato per principio di progettazione della superficie della proteina che è identica a quella superficie delle cellule mirata a dal virus SARS-CoV-2 ma con un'più alta affinità obbligatoria per il RBD virale che la cellula ospite. Ciò egualmente dovrà inibire il collegamento virale alla cella. Il risultato finale sarà che queste “proteine del progettista di de novo possono outcompete l'interazione virale e fungere da neutralizzante.„ Inoltre, molto la progettazione dell'esca assicura che la fuga mutational sia impossibile poiché tutta la mutazione che indebolisce l'associazione virale all'esca egualmente indebolirà automaticamente la sua capacità di legare al ricevitore la superficie di cui l'esca è una copia.

Legando, stabilità e struttura delle esche CTC-445 della proteina di de novo, CTC-445.2 e CTC-445.2d. A) Modelli di calcolo di CTC-445.2. Sinistra, confronto della superficie obbligatoria dell
Legando, stabilità e struttura delle esche CTC-445 della proteina di de novo, CTC-445.2 e CTC-445.2d. A) Modelli di calcolo di CTC-445.2. Sinistra, confronto della superficie obbligatoria dell'interfaccia SARS-CoV-2 di CTC-445.2 (cima) e hACE2 (fondo). CTC-445.2 è destinato per presentare la stessa interfaccia obbligatoria di quella a che SARS-CoV-2 mira in hACE2, giù al livello di diverse interazioni. Residui dai motivi obbligatori: H1 sono indicati in tonalità dell'arancia, in residui da H2 in tonalità di verde ed in residui da EE3 in tonalità del blu. La manifestazione delle caselle ha dettagliato il confronto strutturale delle interfacce fra CTC-445.2 e hACE2 con SARS-CoV-2 RBD. Il complesso rilassato di hACE2 con SARS-CoV-2 RBD (scuro e grigio chiaro, rispettivamente; PDB: 6M17) sono stati allineati al modello del compex rilassato di CTC-445.2 e di SARS-CoV-2 RBD (rosa). Le interazioni del legame idrogeno sono indicate dalle linee tratteggiate nere; B) Progetti i modelli di CTC-445, di CTC-445.2 e di CTC-445.2d. CTC-445.2 contiene 5 mutazioni che sono state guidate dagli esperimenti diretti di evoluzione. CTC-445.2d è una variante bivalente composta di due sottounità CTC-445.2 collegati da un linker flessibile di 17 GS del mer (sequenza - GGGGSGGSGSGGSGGGS-);

Il trattamento

Gli scienziati in primo luogo hanno identificato la caratteristica che ripete le strutture che compongono la superficie della proteina realmente limitata dal RBD virale. Ciò è basata su tre strutture messe a disposizione pubblicamente -, riflettendo la struttura possibile del complesso RBD-ACE2 per SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2. Hanno selezionato le quattro componenti strutturali che compongono l'interfaccia obbligatoria della proteina ACE2 ed hanno sviluppato l'esca di de novo con tre di loro - due alfa-eliche lunghe ed una breve beta-forcella. Hanno evitato qualsiasi parte della parte biologicamente attiva della molecola, quali il sito catalitico enzimatico o il sito di interazione con la membrana cellulare.

Gli elementi dell'obiettivo poi sono stati montati su una nuova struttura di sostegno autonoma che permette la piegatura adeguata della sede del legame nella forma globulare richiesta e stabilizza l'interfaccia. Il software di Rosetta è stato usato per sviluppare circa 35.000 topologie completamente connesse della proteina con tutti questi elementi, senza alterare anche la conformazione degli amminoacidi dell'interfaccia obbligatoria dell'obiettivo. Le sequenze aminoacidiche poi sono state generate tali che potrebbero profilatura nelle strutture obiettivo. Le progettazioni poi sono state valutate facendo uso di un filtro automatico e i 196 principali sono stati provati a legare al virus. Hanno trovato quella una molecola, che hanno nominato CTC-445.2d (ConquerTheCorona445.2duo), hanno avuti un'affinità nanomolar e molto specifica dell'associazione al SARS-CoV-2 RBD, ma non sono riuscito ad inibire la sua associazione a ACE2.

I ricercatori poi hanno effettuato la mutagenesi mirata a per comprendere una combinazione prevista delle mutazioni più utili trovate per stabilizzare la proteina e più ulteriormente per migliorare la sua affinità dell'associazione. Ciò ha provocato CTC-445.2, con cinque amminoacidi sostituiti, nessuno all'interfaccia obbligatoria. Ciò è stata trovata per essere molto stabile e un inibitore potente dell'infezione in vitro. Per concludere, hanno eseguito una duplicazione del dominio per renderlo bivalente. Questo punto ha provocato CTC-445.2d, con affinità obbligatoria composta di dieci parti e 100 volte la capacità di neutralizzazione della versione anteriore della proteina.

La proteina

CTC-445.2d è i 160 la proteina dell'amminoacido che che lega il SARS-CoV-2 RBD alle concentrazioni nanomolar, è molto stabile ed è egualmente reattivo per SARS-CoV-1 RBD. Sebbene sia così forte concorrente dell'infezione virale, l'attuabilità delle cellule rimane inalterata come fa l'attività enzimatica di ACE2. La neutralizzazione completa dell'infezione virale è stata indicata in tre sistemi in vitro, includenti in un sistema cella-derivato epiteliale Calu-3 del polmone.

Più ulteriormente, la sua efficacia era più grande una volta presente attraverso il corso dell'infezione, cioè, quando è stata incubata con il virus e nei media delle cellule, indicante che ha inibito l'infezione da neutralizzazione extracellulare. I ricercatori egualmente hanno infuso per via nasale una dose elevata della proteina ad un modello sperimentale del mouse ed hanno trovato che la molecola potrebbero essere trovati in a completamente - modulo funzionale per oltre 24 ore ed anche rilevabile nel sangue. Ciò indica la possibilità dell'esposizione sistematica pure ad un certo livello.

I vantaggi

L'uso delle proteine solubili dell'esca è abbastanza differente da quello dei vaccini, di piccoli inibitori della molecola o degli anticorpi di neutralizzazione e supera il problema della fuga mutational. Queste molecole egualmente evitano la stabilità e gli effetti biologici indesiderati come pure l'autoimmunità potenziale, implicita nell'uso delle proteine naturali. Essendo abbastanza differenti dalle proteine naturali in loro sequenza aminoacidica e struttura, sono improbabili da suscitare le risposte autoimmuni.

Queste piccole molecole sono facili da produrre alla larga scala nei sistemi batterici disponibili, sono stabili sopra una vasta gamma di circostanze e possono più ulteriormente essere raffinate per aumentare il loro potenziale per la potenza di neutralizzazione e di affinità. Le esche sono dal punto di vista funzionale resilienti alle mutazioni virali di fuga pure. Il principio di fondo è convalidato dalla reattività crociata delle proteine dell'esca con SARS-CoV-1, perché le differenze nel RBD dei due virus comprendono l'interfaccia obbligatoria almeno a 17 siti ma non riescono ad impedire la neutralizzazione di entrambi dalla stessa proteina.

I ricercatori dicono, “facendo uso della nostra piattaforma novella, in più di meno di dieci settimane, abbiamo costruito, esche convalidate e ed ottimizzate della proteina di de novo dell'enzima di conversione dell'angiotensina umano 2 (hACE2).„ Questi molto stabili, piccole proteine di alto-affinità legano al RBD virale e lo impediscono fissare alla cellula ospite. Predicono che più ulteriormente sviluppando questo novello, la tecnica accurata e rapida, ït dovrebbe essere possibile per sviluppare rapido “altre esche terapeutiche della proteina di de novo, non limitate ai virus di neutralizzazione, ma combattere tutto l'agente che interagisce esplicitamente con le proteine della superficie delle cellule per causare la malattia.„

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

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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