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La proteina di SARS-CoV-2 N forma i condensati biomolecolari con RNA virale

La pandemia COVID-19 causata dal coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo si è trasformata in in una minaccia severa contro salubrità globale. La ricerca indica che il virus SARS-CoV-2 si propaga imballando il suo genoma del RNA nei sistemi di chiusura della membrana cellulare ospite. Sebbene sia conosciuto che l'imballaggio del RNA virale nel virion nascente è mediato dalla proteina del nucleocapsid (n), il meccanismo di fondo di questo non è chiaro.

Ora, uno studio dai ricercatori dall'università di California Berkeley e dall'università di California San Francisco ha indicato che la proteina di N forma i condensati biomolecolari con il RNA virale sia in in vitro che in vivo studi. La ricerca nominata, proteina del nucleocapsid del ` il SAR CoV-2 forma i condensati con RNA genomica virale', è stata pubblicata sul bioRxiv* il 14 settembre 2020 del " server "th, della pubblicazione preliminare.

La maggior parte dei metodi si è sviluppata finora per trattare l'obiettivo COVID-19 le interazioni fra la proteina della punta SARS-CoV-2 ed il ricevitore umano ACE2 e, così, la fase iniziale dell'infezione nelle cellule ospiti. Non molti studi mettono a fuoco sulla fermata della proliferazione del virus nell'post-infezione delle cellule ospiti.

Per propagarsi nelle cellule ospiti, le repliche virali del genoma in primo luogo ed il RNA genomica, limitano dalla proteina virale di N, poi è esportata al cytosol con l'aiuto di un complesso molecolare del poro. Il RNA virale e la proteina di N formano i complessi virali della ribonucleoproteina (vRNPs), “perle strutture asimmetriche su una stringa„ che legano alla proteina virale della membrana (m). Ciò avvia il germogliamento del vRNP complesso e della versione del virus avvolto nello spazio extracellulare.

La proteina di SARS-CoV-2 N

Secondo alcuni studi precedenti, l'organizzazione del dominio della proteina di SAR-CoV N e la sua interazione con le strutture fase-separate indicano che la fase della proteina di N separa con il genoma virale in cellule ospiti infettate.

La proteina di N ha varie delle caratteristiche della fase che separano i sistemi, compreso un dominio obbligatorio del RNA (RBD), una distribuzione della carica elettrostatica irregolare, le regioni intrinsecamente disordinate e un dominio della dimerizzazione. La proteina di N egualmente ha una serina/motivo ricco d'arginina (dello SR), che aiuta con la separazione di fase in altre ribonucleoproteine e un dominio del tipo di prione che può avviare la proteina che demixing.

La separazione di fase di proteina di N può formare i compartimenti senza membrana che determinano il genoma virale che imballa nelle cellule ospiti. La separazione di fase crea gli organelli senza membrana quali il nucleolo, l'eterocromatina, il cntrosoma, i granuli di sforzo ed i granuli di P.

Lo studio ed i sui risultati

In questo studio, il gruppo dei ricercatori ha espresso la proteina di N del virus SARS-CoV-2 in celle embrionali umane del rene (HEK 293) per vedere se potesse formare un condensato biomolecolare con RNA genomica virale in vitro. Hanno osservato che la proteina di N ed il RNA genomica hanno formato le strutture simili “perle al reticolo su una stringa„ veduto in cellule ospiti infettate.

Modelli per la ricostruzione del genoma virale del RNA dalla proteina di SAR CoV-2 N. (A) La proteina di N imballa il RNA genomica virale nelle strutture del tipo di gel asimmetriche con la separazione di fase. Nilotinib disapprova la formazione di strutture di ordine superiore dalla proteina di N e può interrompere l
Modelli per la ricostruzione del genoma virale del RNA dalla proteina di SAR CoV-2 N. (A) La proteina di N imballa il RNA genomica virale nelle strutture del tipo di gel asimmetriche con la separazione di fase. Nilotinib disapprova la formazione di strutture di ordine superiore dalla proteina di N e può interrompere l'imballaggio del genoma del RNA nella busta virale. (B) i vRNPs interagiscono con le proteine virali della membrana sulla superficie ER-Golgi del compartimento intermedio e formano il virus avvolto.

Facendo uso di spettrometria di massa dicollegamento, il gruppo poteva identificare 2 regioni che fiancheggiano il dominio della dimerizzazione. Hanno trovato che la rimozione della sequenza di oligomerizzazione del C-terminale completamente ha interrotto la separazione di fase.

“Abbiamo osservato che N ed il RNA virale formano le strutture più di ordine alto che somigliano “perle al reticolo su una stringa„ osservato in celle infettate. „, dice il gruppo.

Il motivo altamente fosforilato dello SR in cellule umane promuove le interazioni della proteina ospite, la trascrizione virale del genoma e l'ottimizzazione nucleare. Sebbene i rapporti precedenti suggeriscano la fosforilazione dello SR che rende a condensati di N più liquido in SARS-CoV-2, questo studio non ha trovato alcuna prova del motivo dello SR che determina la separazione di fase di proteina di SARS-CoV-2 N in cellule umane.

Sulle prove della libreria delle molecole approvate dalla FDA, i ricercatori hanno identificato le droghe che possono manipolare la dimensione, la forma, o il numero delle goccioline della proteina di N. Un inibitore particolare della chinasi, nilotinib, ha mostrato la capacità di promessa di interrompere la condensazione in vitro della proteina di N con RNA virale.

Interazioni fra le proteine di N e fra N e G3BP1. (A) In un esperimento qualitativo iniziale, al paio le interazioni sono state individuate da CLMS a 300 millimetri di sale. Le righe descrivono un legame incrociato unico individuato. Le regioni di interazioni della proteina di N fiancheggiano il dominio della dimerizzazione. (B) il tracciato del vulcano dei dati quantitativi di CLMS che confrontano la gocciolina e nessuna gocciolina condizionano. I punti di informazioni opachi hanno un pvalue inferiore a 0,05, punti di informazioni trasparenti hanno P-valore maggior di 0,05. Il verde rappresenta i legami incrociati unici che sono arricchiti nello stato della gocciolina. Gli indicatori gialli rappresentano il K169-K65 e il K169 (phosS176) - i legami incrociati K65. (C) la struttura del dominio di dimerizzazione (pdb# 2JW8 (64)). Poiché le estremità di C e di N dei protomers sono posizionate a partire da a vicenda, R1 e R2 all
Interazioni fra le proteine di N e fra N e G3BP1. (A) In un esperimento qualitativo iniziale, al paio le interazioni sono state individuate da CLMS a 300 millimetri di sale. Le righe descrivono un legame incrociato unico individuato. Le regioni di interazioni della proteina di N fiancheggiano il dominio della dimerizzazione. (B) il tracciato del vulcano dei dati quantitativi di CLMS che confrontano la gocciolina e nessuna gocciolina condizionano. I punti di informazioni opachi hanno un pvalue inferiore a 0,05, punti di informazioni trasparenti hanno P-valore maggior di 0,05. Il verde rappresenta i legami incrociati unici che sono arricchiti nello stato della gocciolina. Gli indicatori gialli rappresentano il K169-K65 e il K169 (phosS176) - i legami incrociati K65. (C) la struttura del dominio di dimerizzazione (pdb# 2JW8 (64)). Poiché le estremità di C e di N dei protomers sono posizionate a partire da a vicenda, R1 e R2 all'interno dello stesso dimero sono improbabili da interagire a vicenda. (D) la spettrometria di massa ha identificato che il dominio obbligatorio del RNA della proteina G3BP1 del granulo di sforzo interagisce con la regione R2 di N.

Come i risultati ha potuto guida combattono COVID-19?

Esprimendo la proteina di N in un sistema mammifero in vitro, lo studio ha indicato che la proteina di N forma i condensati liquidi con i frammenti non strutturati del RNA e può anche formare un condensato biomolecolare con RNA virale, che era coerente con gli studi precedenti.  

Grazie al ruolo fondamentale della proteina di N nel genoma virale che imballa, ricercatori pensano che potrebbe essere un obiettivo potenziale delle droghe usate per trattare COVID 19. Questo studio fornisce le comprensioni apprezzate in come le droghe attuali utilizzate nella gestione di COVID-19 modulano l'infezione virale. Una droga specifica identificata dal gruppo, nilotinib, ha urtato la separazione di fase con RNA virale specifico e Poli-c RNA non specifico in vitro.

Sebbene gli studi precedenti suggeriscano il nilotinib può inibire la propagazione di SAR-CoV e SARS-CoV-2, il meccanismo di inibizione era poco chiaro. I risultati di questo studio hanno indicato chiaramente che il nilotinib inibisce la formazione condensata di N/RNA, in grado di interrompere la replicazione virale.

“I nostri risultati indicano che il nilotinib pregiudica la formazione dei condensati di N/RNA, in grado di potenzialmente alterare la replicazione virale. „, dice il gruppo

Questi risultati indicano l'esigenza di più tali studi che mettono a fuoco sul ruolo di nilotinib nel trattamento
Pazienti COVID-19. Molti test clinici COVID-19 che comprendono la droga del genitore di nilotinib, imatinib, sono corrente in corso.

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:
Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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