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A optimização da freqüência do Codon mostra o potencial do antiviral SARS-CoV-2

Um estudo conduzido por pesquisadores na universidade estadual do ohio e na Faculdade de Medicina de Grossman da universidade de New York nos EUA, revelou que a optimização do codon para a expressão bacteriana causa a produção de uma proteína não-estrutural 12 da enzima inactiva (Nsp12), uma subunidade catalítica da polimerase de RNA RNA-dependente do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2). O estudo está actualmente disponível no server da pré-impressão do bioRxiv*.

Fundo

SARS-CoV-2, o micróbio patogénico causal da pandemia da doença 2019 do coronavirus (COVID-19), é único-encalhado, vírus do RNA do positivo-sentido com um tamanho do genoma do kb aproximadamente 30. Além do que a codificação de proteínas estruturais imunogenéticas tais como o ponto, a membrana, nucleocapsid, e envolve proteínas, o genoma de SARS-CoV-2 codifica diversas proteínas não-estruturais (Nsps) que são exigidas para a réplica viral e a expressão genética. Em uma condição mìnima activa, a polimerase de RNA RNA-dependente (RdRp) de SARS-CoV-2 compreende Nsp12, Nsp7, e Nsp8.

No estudo actual, os cientistas conduziram uma análise estrutural e funcional detalhada de SARS-CoV-2 RdRp.

Observações importantes

Os cientistas usaram uma plataforma da expressão de Escherichia Coli para refinar proteínas essenciais e para avaliar os detalhes mecanicistas de RdRp. Observaram que RdRp montou com Nsp12 refinado permanece na maior parte inactivo. Com análise mais aprofundada, reconheceram que recoding de Nsp12 é a razão principal para este de baixo nível da actividade de RdRp.

Ao investigar a razão para o baixo nível de actividade, observaram que a actividade enzimático de Nsp7-Nsp8-Nsp12 permanece muito baixa em moldes diferentes, tais como o andaime óptimo do gancho de cabelo. Após completamente ter investigado as condições do processo e da reacção da purificação, removeram sua10 etiqueta que é anexada com o Nsp12 para a purificação. Contudo, a remoção de sua10 etiqueta não aumentou a actividade de enzima.

Além disso, supor que a redução no nível de actividade de RdRp pode ocorrer devido à proteína de recombinação que misfolding. Toda a alteração no mRNA de codificação podia ser uma causa potencial da baixa actividade enzimático. Durante a produção de Nsp12 usando uma plataforma da expressão de Escherichia Coli, a seqüência do codon de Nsp12 é alterada geralmente para combinar o uso do codon do anfitrião. É uma prática rotineira apesar do facto de que mesmo uma única substituição do codon pode significativamente alterar a função da proteína.

Para verificar sua hipótese, conduziram uma série de experiências e observaram que RdRp montou com Nsp12 activo tem um nível de actividade significativamente mais alto do que aquela montada com Nsp12 refinado. Em relação à proteína que misfolding, observaram a diferença estrutural significativa entre o active e refinaram Nsp12 em termos da acessibilidade a diversos domínios de RdRp.

A análise comparativa da equipe revelou que há duas regiões com os conjuntos raros do codon no Nsp12 activo, mas não em Nsp12 refinado. Os codons raros são necessários para pausar o ribosome e para assegurar a dobradura de proteína apropriada. Construindo proteínas quiméricoas substituindo estas regiões de Nsp12 activo com as regiões correspondentes de Nsp12 refinado, observaram que uma proteína quiméricoa com os 350-435 codons derivados de Nsp12 refinado é nonfunctional.

Estas observações sugerem que a tradução apropriada da região 350-435 seja uma condição prévia para a actividade Nsp12 e a interacção Nsp7-Nsp12 óptimas, que é por sua vez essencial para o funcionamento apropriado de RdRp.

Com análise estrutural mais adicional, os cientistas observaram uma variação entre o active e refinaram Nsp12 na dobradura do domínio de NiRAN, que é exigido para o emperramento do nucleotide. Os cientistas sugeriram assim que esta variação na dobradura de proteína pudesse ser responsável para a diferença no active e nas actividades Nsp12 refinadas. Usando a tensão de Escherichia Coli com proteína ribosomal transformada S12, observaram que uma tradução atenuada pode potencial facilitar a dobradura apropriada de Nsp12.

Significado do estudo

O estudo revela que a optimização da freqüência do codon (recoding) de Nsp12 mRNA à expressão bacteriana da proteína do apoio pode conduzir à proteína que misfolding, que por sua vez pode significativamente reduzir a actividade de SARS-CoV-2 RdRp. A presença de codons raros nos mRNAs é essencial para a dobradura de proteína.

Ou seja o estudo sugere que a tradução de um mRNA sob-aperfeiçoado possa conduzir à geração de um RdRp altamente activo, e estes resultados são particularmente valiosos para estudos funcionais, para a revelação de plataformas bacterianas apropriadas da expressão, e mais importante, para a identificação de inibidores novos de RdRp.

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. 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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