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Les scientifiques raffinent les structures des protéines SARS-CoV-2

Une équipe internationale des scientifiques a développé les modèles de calcul pour réanalyser et valider publiquement expérimental-dérivées - les structures macromoléculaires procurables des coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère. Ils ont produit un site Web pour déposer les modèles structurels qu'ils ont améliorés par bilan automatique et manuel. L'étude est actuellement disponible sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.  

SARS-CoV-2 manifeste les protéines de pointe (vert) sur sa surface qui décèlent et grippent aux cellules hôte ; sa membrane de bilayer de lipide contient également la membrane incluse complémentaire et les protéines d
SARS-CoV-2 manifeste les protéines de pointe (vert) sur sa surface qui décèlent et grippent aux cellules hôte ; sa membrane de bilayer de lipide contient également la membrane incluse complémentaire et les protéines d'enveloppe (jaune et beige). L'ARN monocatenaire (orange) est entrelacé d'une mode hélicoïdale avec le nucleocapsid (gris). Ce chiffre, cependant, montre seulement la forme de transport du virus : une fois qu'une cellule est infectée, on produit des protéines virales complémentaires codées par l'ARN viral qui détournent la cellule hôte afin de produire les particules neuves de virus. (Illustration : Thomas Splettstößer /scistyle.com)

SARS-CoV-2, l'agent pathogène causal de la maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus, est un positif-sens, virus ARN monocatenaire avec une taille de génome du kb 30. Le génome SARS-CoV-2 code un total de 28 protéines qui sont essentielles pour le transmissibility viral, réplication, survie, et hébergent l'évasion immunisée. Par conséquent, la caractérisation structurelle et fonctionnelle de ces protéines est de l'importance primordiale pour comprendre complètement la durée de vie utile virale et pour recenser les objectifs thérapeutiques potentiels.

A. Enchaînez A de doigt à zinc de l
A. Enchaînez A de doigt à zinc de l'entrée 6W9C d'APB comme déposé, avec Cys189 et Cys226 formant une liaison disulfide au lieu d'un accepteur de Zn. B. Structure transformée avec l'accepteur de zinc, utilisant NCS de 3 fois, connaissance préalable au sujet de chimie de coordination, et grammages accrus de la géométrie pour améliorer le plan. La densité d'électrons est manifestée comme isosurface contourné à 1σ.

Depuis l'émergence de la pandémie COVID-19, un nombre considérable d'études ont été entrepris pour développer les structures atomiques de ces protéines virales utilisant la résonance magnétique nucléaire, la microscopie de cryo-électron, et les techniques cristallographiques. Les scientifiques effectuent ces structures librement et publiquement - procurable à la banque de données mondiale de protéine (wwPDB) à la recherche prochaine d'avantage liée à la pandémie COVID-19. Dans les 6 derniers mois, un total de 367 structures macromoléculaires couvrant 16 protéines de SARS-CoV-2 ont été déposées. À cause de l'immense pression de la recherche rapide, les erreurs se produisent fréquemment même en structures macromoléculaires très soigneusement dérivées. Pendant que ces structures sont employées pour évaluer des fonctionnements viraux importants, même une petite erreur peut entraîner des conséquences graves. Par conséquent, validation précise de publiquement - les structures procurables est une condition absolue pour combattre avec succès SARS-CoV-2.

Variation de Bureau d
Variation de Bureau d'ordre dans les C-terminus de la polymérase ARN. Gauche : Synthèse avec la boucle manquante montrée comme ligne tirée (entrée 7BV2 d'APB) ; plan à 2.4σ. Droite : Détails d'helice de C-terminal à 5σ. A. Un APB plus à basse résolution 6NUS de plan et de modèle. Le jugement de l'ajustement de chaîne latérale est difficile. B. Un plan et un modèle plus de haute résolution 7BV2 comme déposé ; l'ajustement de chaîne latérale est suboptimal. C. Structure 7BV2 amendée ; les chaînes latérales adaptent maintenant la densité. La commande des vitesses de registre est indiquée par Tyr915.

Modèle actuel d'étude

Les scientifiques ont développé des méthodes de calcul pour réanalyser et valider publiquement - les structures macromoléculaires procurables de SARS-CoV-2. Toutes les structures représentatives ont subi la goujon-analyse automatique et le retraitement manuel et la retouche. Le site Web (insidecorona.net) qu'elles ont produit contient les modèles macromoléculaires sensiblement améliorés de beaucoup de protéines SARS-CoV-2, qui sont effectuées librement et publiquement - procurable et a été appliqué largement par les communautés scientifiques.  

Dans la validation, les Radars à ouverture synthétique-CoV et le SARS-CoV-2 automatiques des structures macromoléculaires associées sont téléchargées dans le dépôt et automatiquement analysées dans un délai de 24 heures de desserrage. Pour les structures microscopiques et cristallographiques de cryo-électron, la qualité des caractéristiques fusionnées déposées est vérifiée au commencement, suivi de l'analyse des structures basées sur la connaissance chimique antérieure.

Pour des caractéristiques cristallographiques, ils ont vérifié le jumelage, la complétude, et la qualité générale de diffraction utilisant les modèles de calcul. Ils ont observé que 7 de 415 ensembles de données ont la complétude en-dessous de 80%. Environ 61 ensembles de données ont montré des sonneries de glace, et 49 structures cristallines se sont avérées pour avoir résulté des cristaux jumelés.

Ils ont également vérifié comment les modèles atomiques ont adapté les caractéristiques. Ils ont observé la R-valeur sensiblement élevée (une mesure de qualité) de plus de 35% pour deux structures, qu'ils ont améliorées employant PDB-REDO, une procédure pour optimiser les modèles cristallographiques.              

Après avoir analysé les structures microscopiques de cryo-électron, elles ont observé que 6 de 81 structures déposées ont eu la mauvaise combinaison adaptée entre le modèle et le plan. Pour 12 structures, on a observé un ajustement faible de plus de 5% de résidus avec le plan.

Pour valider les structures basées sur la connaissance chimique antérieure, ils ont vérifié la géométrie covalente, des paramètres conformationnels de protéine et d'ARN, et les désaccords stériques. Ils ont observé que pour beaucoup de structures, les conformations de réseau général étaient incorrectes.

Pour le bilan manuel, ils ont sélecté les structures représentatives et ont constaté que les erreurs les plus courantes étaient des secousses d'obligation de peptide, des massifs détachés de rotamer, et identification erronée des petites molécules. De toutes les structures manuellement vérifiées, 31 ont été améliorés sensiblement et ont rendu librement procurable sur le site Web.

Signification d'étude

Selon les scientifiques, le problème majeur avec le wwPDB est l'indisponibilité des données brutes, qui sont essentielles pour l'analyse et la validation des modèles existants et le développement des modèles neufs. Pour maximiser l'installation des résultats expérimentaux, les scientifiques actuels d'étude ont invité d'autres scientifiques à déposer leurs données brutes de sorte qu'une plate-forme analytique puisse être produite pour l'analyse et la validation des modèles structurels viraux.

Soutenu en validant et en mettant à jour les structures virales, les scientifiques visent à améliorer continuellement les résultats de la recherche neuve.

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. Sanchari Sinha Dutta

Written by

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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