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Chamarizes da proteína de De novo que obstruem SARS-CoV-2

Com a pandemia COVID-19 actual já que reivindica centenas de milhares de vidas no mundo inteiro, os cientistas estão trabalhando para trazer para fora as estratégias antivirosas eficazes que podem rapidamente ser distribuídas, não somente para a encenação actual mas para opr as ameaças futuras.

Agora, um estudo novo publicado no bioRxiv* do server da pré-impressão mostra em agosto de 2020 que a tecnologia de design computacional pode eficientemente ser aproveitada para esta extremidade, produzindo moléculas novas para inibir a entrada viral e a réplica. As indicações desenvolvidas pesquisadores da proteína que obstruem o acessório do vírus ao receptor da pilha actuando como chamarizes e impedem o escape viral através das mutações novas.

O princípio

O estudo actual é baseado no princípio de projetar uma superfície da proteína que seja idêntica a essa superfície da pilha visada pelo vírus SARS-CoV-2 mas com uma afinidade obrigatória mais alta para o RBD viral do que a pilha de anfitrião. Isto igualmente precisará de inibir o acessório viral à pilha. O resultado final será que estas de “proteínas do desenhista de novo podem outcompete a interacção viral e actuar como agentes de neutralização.” Além disso, muito o projecto do chamariz assegura-se de que o escape mutational seja impossível desde que toda a mutação que enfraquecer o emperramento viral ao chamariz automaticamente igualmente enfraquecerá sua capacidade para ligar à superfície do receptor de que o chamariz é uma cópia.

Ligação, estabilidade e estrutura dos chamarizes CTC-445 da proteína de novo, CTC-445.2 e CTC-445.2d. A) Modelos computacionais de CTC-445.2. Esquerda, comparação da superfície obrigatória da relação SARS-CoV-2 de CTC-445.2 (parte superior) e hACE2 (parte inferior). CTC-445.2 é projectado apresentar para baixo a mesma relação obrigatória que essa que SARS-CoV-2 visa em hACE2, ao nível de interacções individuais. Resíduos dos motivos obrigatórios: H1 são mostrados nas máscaras da laranja, nos resíduos de H2 nas máscaras do verde e nos resíduos de EE3 nas máscaras do azul. A mostra das caixas detalhou a comparação estrutural das relações entre CTC-445.2 e hACE2 com SARS-CoV-2 RBD. O complexo relaxado de hACE2 com SARS-CoV-2 RBD (escuro e claro - cinza, respectivamente; PDB: 6M17) são alinhados ao modelo do compex relaxado de CTC-445.2 e de SARS-CoV-2 RBD (rosa). As interacções da ligação de hidrogênio são indicadas por linhas tracejadas pretas; B) Projecte modelos de CTC-445, de CTC-445.2 e de CTC-445.2d. CTC-445.2 contem 5 mutações que foram guiadas por experiências dirigidas da evolução. CTC-445.2d é uma variação bivalente compor de duas subunidades CTC-445.2 ligadas por um linker flexível de 17 GS do mer (seqüência - GGGGSGGSGSGGSGGGS-);
Ligação, estabilidade e estrutura dos chamarizes CTC-445 da proteína de novo, CTC-445.2 e CTC-445.2d. A) Modelos computacionais de CTC-445.2. Esquerda, comparação da superfície obrigatória da relação SARS-CoV-2 de CTC-445.2 (parte superior) e hACE2 (parte inferior). CTC-445.2 é projectado apresentar para baixo a mesma relação obrigatória que essa que SARS-CoV-2 visa em hACE2, ao nível de interacções individuais. Resíduos dos motivos obrigatórios: H1 são mostrados nas máscaras da laranja, nos resíduos de H2 nas máscaras do verde e nos resíduos de EE3 nas máscaras do azul. A mostra das caixas detalhou a comparação estrutural das relações entre CTC-445.2 e hACE2 com SARS-CoV-2 RBD. O complexo relaxado de hACE2 com SARS-CoV-2 RBD (escuro e claro - cinza, respectivamente; PDB: 6M17) são alinhados ao modelo do compex relaxado de CTC-445.2 e de SARS-CoV-2 RBD (rosa). As interacções da ligação de hidrogênio são indicadas por linhas tracejadas pretas; B) Projecte modelos de CTC-445, de CTC-445.2 e de CTC-445.2d. CTC-445.2 contem 5 mutações que foram guiadas por experiências dirigidas da evolução. CTC-445.2d é uma variação bivalente compor de duas subunidades CTC-445.2 ligadas por um linker flexível de 17 GS do mer (seqüência - GGGGSGGSGSGGSGGGS-);

O processo

Os cientistas identificaram primeiramente a característica que repete as estruturas que compo a superfície da proteína limitada realmente pelo RBD viral. Isto é baseado em três estruturas feitas publicamente - disponíveis, refletindo a estrutura possível do complexo RBD-ACE2 para SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2. Seleccionaram os quatro componentes estruturais que compo a relação obrigatória da proteína ACE2 e construíram o chamariz de novo com os três deles - duas alfa-hélices longas e um beta-gancho de cabelo curto. Evitaram qualquer parte da parte biologicamente activa da molécula, tal como o local catalítico enzimático ou o local da interacção com a membrana de pilha.

Os elementos do alvo então foram montados em uma estrutura autônoma nova do apoio que permitisse a dobradura apropriada do local obrigatório na forma globular exigida e estabilizam a relação. O software de Rosetta foi usado para desenvolver aproximadamente 35.000 topologias inteiramente conectadas da proteína com todos estes elementos, sem alterar mesmo a conformação dos ácidos aminados da relação obrigatória do alvo. As seqüências de ácido aminado foram geradas então tais que poderiam se dobrar nas estruturas de alvo. Os projectos foram avaliados então usando um filtro automático, e os 196 superiores foram testados ligando ao vírus. Encontraram essa uma molécula, que nomearam CTC-445.2d (ConquerTheCorona445.2duo), tiveram uma afinidade nanomolar e muito específica da ligação ao SARS-CoV-2 RBD, mas não inibiram seu emperramento a ACE2.

Os pesquisadores realizaram então a mutagênese visada para incorporar uma combinação de planeamento das mutações as mais úteis encontradas para estabilizar a proteína e para aumentar mais sua afinidade da ligação. Isto conduziu a CTC-445.2, com cinco ácidos aminados substituídos, nenhuns na relação obrigatória. Este foi encontrado para ser muito estável e um inibidor poderoso da infecção in vitro. Finalmente, executaram uma duplicação do domínio para fazê-la bivalente. Esta etapa conduziu a CTC-445.2d, com afinidade decuplamente obrigatória e 100 vezes a capacidade de neutralização da versão anterior da proteína.

A proteína

CTC-445.2d é uns 160 a proteína do ácido aminado que que liga o SARS-CoV-2 RBD em concentrações nanomolar, é muito estável, e é igualmente reactivo para SARS-CoV-1 RBD. Embora é um concorrente tão forte da infecção viral, a viabilidade da pilha permanece não afectada como faz a actividade enzimático de ACE2. A neutralização completa da infecção viral foi mostrada em três in vitro sistemas, incluindo em um sistema pilha-derivado epitelial Calu-3 do pulmão.

Mais, sua eficácia era a grande quando actual no decorrer da infecção, isto é, quando foi incubada junto com o vírus e em media da pilha, indicando que inibiu a infecção pela neutralização extracelular. Os pesquisadores igualmente instilaram uma dose alta da proteína intranasally a um modelo experimental do rato, e encontraram que a molécula poderiam ser encontrados na inteiramente - formulário funcional por mais de 24 horas, e também detectável no sangue. Isto aponta à possibilidade de exposição sistemática também a algum nível.

As vantagens

O uso de proteínas solúveis do chamariz é bastante diferente daquele das vacinas, de inibidores pequenos da molécula ou de anticorpos de neutralização, e supera o problema do escape mutational. Estas moléculas igualmente evitam a estabilidade e os efeitos biológicos indesejáveis, assim como a auto-imunidade potencial, implícita no uso de proteínas naturais. Sendo bastante diferentes das proteínas naturais em suas seqüência e estrutura de ácido aminado, são pouco susceptíveis de induzir respostas auto-imunes.

Estas moléculas pequenas são fáceis de produzir na grande escala em sistemas bacterianos disponíveis, são estáveis sobre uma vasta gama de circunstâncias, e podem mais ser refinadas para aumentar seu potencial para a potência da afinidade e da neutralização. Os chamarizes são funcional resilientes às mutações virais do escape também. O princípio subjacente é validado pela reactividade cruzada das proteínas do chamariz com SARS-CoV-1, porque as diferenças no RBD dos dois vírus envolvem a relação obrigatória pelo menos em 17 locais mas não impedem a neutralização de ambos pela mesma proteína.

Os pesquisadores dizem, “usando nossa plataforma nova, em menos de dez semanas, nós projectamos, chamarizes validamoss, e aperfeiçoados da proteína de novo da enzima deconversão humana 2 (hACE2).” Estes muito estáveis, proteínas pequenas da alto-afinidade ligam ao RBD viral e impedem que anexe à pilha de anfitrião. Prevêem que mais desenvolvendo este novo, a técnica exacta e rápida, ït deve ser possível para desenvolver ràpida “outros chamarizes terapêuticos da proteína de novo, não limitados aos vírus de neutralização, mas para combater todo o agente que interagir explicitamente com as proteínas da superfície da pilha para causar a doença.”

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

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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