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A proteína de SARS-CoV-2 N forma condensados biomoleculares com RNA viral

A pandemia COVID-19 causada pelo coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) transformou-se uma ameaça severa à saúde global. A pesquisa mostra que o vírus SARS-CoV-2 propaga empacotando seu genoma do RNA em cercos da membrana de pilha do anfitrião. Embora se saiba que a embalagem do RNA viral no virion emergente está negociada pelo nucleocapsid (N) a proteína, o mecanismo subjacente desta não é clara.

Agora, um estudo por pesquisadores da Universidade da California Berkeley e da Universidade da California San Francisco mostrou que a proteína de N forma condensados biomoleculares com o RNA viral em in vitro e in vivo estudos. A pesquisa intitulada, proteína do nucleocapsid do SARS CoV-2 do ` forma condensados com RNA genomic viral', foi publicada sobre o bioRxiv* o 14 de setembro 2020 do serverth, da pré-impressão.

A maioria dos métodos tornou-se até agora para tratar o alvo COVID-19 as interacções entre a proteína do ponto SARS-CoV-2 e o receptor ACE2 humano e, assim, a fase inicial da infecção nas pilhas de anfitrião. Não muitos estudos centram-se sobre a parada da proliferação do vírus na cargo-infecção das pilhas de anfitrião.

A fim propagar primeiramente nas pilhas de anfitrião, os replicates virais do genoma, e o RNA genomic, limitam pela proteína viral de N, são exportados então para o cytosol com a ajuda de um complexo molecular do poro. O RNA viral e a proteína de N formam complexos virais do ribonucleoprotein (vRNPs), “grânulos as estruturas assimétricas em uma corda” que ligam à membrana viral (M) proteína. Isto provoca a brotamento do vRNP complexo e da liberação do vírus envolvido no espaço extracelular.

A proteína de SARS-CoV-2 N

De acordo com alguns estudos precedentes, a organização do domínio da proteína de SARS-CoV N e sua interacção com estruturas fase-separadas mostram que a fase da proteína de N separa com o genoma viral em pilhas de anfitrião contaminadas.

A proteína de N tem diversas das características da fase que separam sistemas, incluindo um domínio obrigatório do RNA (RBD), uma distribuição de carga electrostática desigual, regiões intrìnseca desorganizado, e um domínio do dimerization. A proteína de N igualmente tem um serine/motivo arginina-rico (do SÉNIOR), que ajude com separação de fase em outros ribonucleoproteins, e um a prião-como o domínio que pode provocar a proteína que demixing.

A separação de fase de proteína de N pode formar os compartimentos da membrana-menos que conduzem o genoma viral que empacota nas pilhas de anfitrião. A separação de fase cria os organelles da membrana-menos tais como o nucléolo, o heterochromatin, o centrossome, os grânulo do esforço, e os grânulo de P.

O estudo e seus resultados

Neste estudo, a equipe dos pesquisadores expressou a proteína de N do vírus SARS-CoV-2 em pilhas embrionárias humanas do rim (HEK 293) para ver se poderia formar um condensado biomolecular com RNA genomic viral in vitro. Observaram que a proteína de N e o RNA genomic formaram as estruturas similares “grânulos ao teste padrão em uma corda” visto em pilhas de anfitrião contaminadas.

Modele remodelando do genoma viral do RNA pela proteína do SARS CoV-2 N. (a) A proteína de N empacota o RNA genomic viral em assimétrico gel-como estruturas com a separação de fase. Nilotinib desaprova a formação de umas estruturas mais altas do pedido pela proteína de N, e pode interromper o empacotamento do genoma do RNA no envelope viral. (b) os vRNPs interagem com as proteínas virais da membrana na superfície ER-Golgi do compartimento intermediário e formam o vírus envolvido.
Modele remodelando do genoma viral do RNA pela proteína do SARS CoV-2 N. (a) A proteína de N empacota o RNA genomic viral em assimétrico gel-como estruturas com a separação de fase. Nilotinib desaprova a formação de umas estruturas mais altas do pedido pela proteína de N, e pode interromper o empacotamento do genoma do RNA no envelope viral. (b) os vRNPs interagem com as proteínas virais da membrana na superfície ER-Golgi do compartimento intermediário e formam o vírus envolvido.

Usando-se cruz-ligando a espectrometria em massa, a equipe podia identificar 2 regiões que flanqueiam o domínio do dimerization. Encontraram que a remoção da seqüência do oligomerization do C-terminal interrompeu completamente a separação de fase.

“Nós observamos que N e o RNA viral formam as estruturas de ordem superior que se assemelham “grânulos teste padrão em uma corda ao” observado em pilhas contaminadas. ”, diz a equipe.

O motivo altamente phosphorylated do SÉNIOR em pilhas humanas promove interacções da proteína do anfitrião, a transcrição viral do genoma, e a escolha de objectivos nuclear. Embora os relatórios precedentes sugerissem a fosforilação do SÉNIOR que faz a condensados de N mais líquido em SARS-CoV-2, este estudo não encontrou nenhuma evidência do motivo do SÉNIOR que conduz a separação de fase de proteína de SARS-CoV-2 N em pilhas humanas.

Ao testar uma biblioteca de moléculas aprovados pelo FDA, os pesquisadores identificaram as drogas que podem manipular o tamanho, a forma, ou o número das gotas da proteína de N. Um inibidor particular da quinase, nilotinib, mostrou capacidade prometedora para interromper in vitro a condensação da proteína de N com RNA viral.

Interacções entre proteínas de N e entre N e G3BP1. (a) Em uma experiência qualitativa inicial, as interacções foram detectadas por pares por CLMS em 300 milímetros de sal. As linhas descrevem uma ligação transversal original detectada. As regiões de interacções da proteína de N flanqueiam o domínio do dimerization. (b) O lote do vulcão dos dados quantitativos de CLMS que comparam a gota e nenhuma gota condicionam. Os pontos de dados opacos têm um pvalue abaixo de 0,05, pontos de dados transparentes têm o p-valor maior de 0,05. O verde representa as ligações transversais originais que são enriquecidas na condição da gota. Os marcadores amarelos representam o K169-K65 e o K169 (phosS176) - ligações transversais K65. (c) A estrutura do domínio do dimerization (pdb# 2JW8 (64)). Porque os términos de N e de C dos protomers são posicionados longe de se, R1 e R2 dentro do mesmo dímero são pouco susceptíveis de interagir um com o otro. (d) A espectrometria em massa identificou que o domínio obrigatório do RNA da proteína G3BP1 do grânulo do esforço interage com a região R2 de N.
Interacções entre proteínas de N e entre N e G3BP1. (a) Em uma experiência qualitativa inicial, as interacções foram detectadas por pares por CLMS em 300 milímetros de sal. As linhas descrevem uma ligação transversal original detectada. As regiões de interacções da proteína de N flanqueiam o domínio do dimerization. (b) O lote do vulcão dos dados quantitativos de CLMS que comparam a gota e nenhuma gota condicionam. Os pontos de dados opacos têm um pvalue abaixo de 0,05, pontos de dados transparentes têm o p-valor maior de 0,05. O verde representa as ligações transversais originais que são enriquecidas na condição da gota. Os marcadores amarelos representam o K169-K65 e o K169 (phosS176) - ligações transversais K65. (c) A estrutura do domínio do dimerization (pdb# 2JW8 (64)). Porque os términos de N e de C dos protomers são posicionados longe de se, R1 e R2 dentro do mesmo dímero são pouco susceptíveis de interagir um com o otro. (d) A espectrometria em massa identificou que o domínio obrigatório do RNA da proteína G3BP1 do grânulo do esforço interage com a região R2 de N.

Como os resultados pôde ajuda lutam COVID-19?

Expressando a proteína de N em um sistema mamífero in vitro, o estudo mostrou que a proteína de N forma condensados líquidos com fragmentos não organizados do RNA e pode igualmente formar um condensado biomolecular com RNA viral, que era consistente com os estudos precedentes.  

Os agradecimentos ao papel fundamental da proteína de N no genoma viral que empacota, pesquisadores pensam que poderia ser um alvo potencial das drogas usadas para tratar COVID 19. Este estudo fornece introspecções valiosas em como as drogas existentes usadas na gestão de COVID-19 modulam a infecção viral. Uma droga específica identificada pela equipe, nilotinib, impactou a separação de fase com RNA viral específico e RNA Poli-c não específico in vitro.

Embora os estudos precedentes sugerissem o nilotinib pode inibir a propagação dos SARS-CoV e SARS-CoV-2, o mecanismo da inibição era obscuro. Os resultados deste estudo indicaram claramente que o nilotinib inibe a formação condensada de N/RNA, que poderia interromper a réplica viral.

“Nossos resultados indicam que o nilotinib afecta a formação dos condensados de N/RNA, que poderiam potencial danificar a réplica viral. ”, diz a equipe

Estes resultados indicam a necessidade para mais tais estudos que centram-se sobre o papel do nilotinib no tratamento
Pacientes COVID-19. Muitos ensaios clínicos COVID-19 que envolvem a droga do pai do nilotinib, imatinib, são actualmente em curso.

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:
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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