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La optimización de la frecuencia del codón muestra a SARS-CoV-2 potencial antivirus

Un estudio conducto por los investigadores en la universidad estatal de Ohio y la Facultad de Medicina de Grossman de la universidad de Nueva York en los E.E.U.U., ha revelado que la optimización del codón para la expresión bacteriana causa la producción de una proteína no-estructural 12 (Nsp12) de la enzima inactiva, una subunidad catalítica de la polimerasa de ARN ARN-relacionada del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática. El estudio está actualmente disponible en el servidor de la prueba preliminar del bioRxiv*.

Fondo

SARS-CoV-2, el patógeno causativo del pandémico de la enfermedad 2019 del coronavirus (COVID-19), es un de una sola fila, virus del ARN del positivo-sentido con una talla del genoma del kb cerca de 30. Además de codificar las proteínas estructurales inmunogenéticas tales como pico, la membrana, nucleocapsid, y envuelve las proteínas, el genoma de SARS-CoV-2 codifica varias proteínas no-estructurales (Nsps) que se requieran para la réplica y la expresión génica virales. En condiciones como mínimo activas, la polimerasa de ARN ARN-relacionada (RdRp) de SARS-CoV-2 comprende Nsp12, Nsp7, y Nsp8.

En el estudio actual, los científicos conducto un análisis estructural y funcional profundizado de SARS-CoV-2 RdRp.

Observaciones importantes

Los científicos utilizaron una plataforma de la expresión de Escherichia Coli para purificar las proteínas esenciales y para evaluar los detalles mecánicos de RdRp. Observaron que RdRp montó con Nsp12 purificado sigue siendo sobre todo inactivo. Con análisis adicional, reconocieron que la recodificación de Nsp12 es la razón primaria de esto bajo de la actividad de RdRp.

Mientras que investigaban la razón del nivel de actividad baja, observaron que la actividad enzimática de Nsp7-Nsp8-Nsp12 sigue siendo muy inferior en diversos patrones, tales como el andamio óptimo de la horquilla. Después a conciencia de investigar las condiciones del proceso y de la reacción de la purificación, quitaron su10 etiqueta que se sujeta con Nsp12 para la purificación. Sin embargo, el retiro de su10 etiqueta no aumentó la actividad enzimática.

Además, presumieron que la reducción en nivel de actividad de RdRp puede ocurrir debido a la proteína recombinante misfolding. Cualquier cambio en el mRNA de codificación podía ser una causa potencial de la actividad enzimática inferior. Durante la producción de Nsp12 usando una plataforma de la expresión de Escherichia Coli, la serie del codón de Nsp12 se altera generalmente para igualar el uso del codón del ordenador principal. Es una práctica rutinaria a pesar de que incluso una única substitución del codón puede alterar importante la función de la proteína.

Para verificar su hipótesis, conducto una serie de experimentos y observaron que RdRp montó con Nsp12 activo tiene un nivel de actividad importante más alto que lo montada con Nsp12 purificado. En relación con la proteína misfolding, observaron diferencia estructural importante entre el active y purificaron Nsp12 en términos de accesibilidad a varios dominios de RdRp.

El análisis comparativo de las personas ha revelado que hay dos regiones con los atados raros del codón en el Nsp12 activo, pero no en Nsp12 purificado. Los codones raros son necesarios detenerse brevemente el ribosoma y asegurar el plegamiento de proteína apropiado. Construyendo las proteínas quiméricas reemplazando estas regiones de Nsp12 activo por regiones correspondientes de Nsp12 purificado, observaron que una proteína quimérica con 350-435 codones derivados de Nsp12 purificado es no funcional.

Estas observaciones sugieren que la traslación apropiada de la región 350-435 sea un requisito previo para la actividad Nsp12 y la acción recíproca óptimas Nsp7-Nsp12, que a su vez es esencial para el funcionamiento apropiado de RdRp.

Con análisis estructural adicional, los científicos notaron una variación entre el active y purificaron Nsp12 en el plegamiento del dominio de NiRAN, que se requiere para el atascamiento del nucleótido. Los científicos han sugerido así que esta variación en el plegamiento de proteína pudo ser responsable de la diferencia en active y las actividades purificadas Nsp12. Usando la deformación de Escherichia Coli con la proteína ribosomal transformada S12, han observado que una traslación atenuada puede potencialmente facilitar el plegamiento apropiado de Nsp12.

Significación del estudio

El estudio revela que la optimización de la frecuencia del codón (recodificación) de Nsp12 mRNA a la expresión bacteriana de la proteína del apoyo puede llevar a la proteína misfolding, que a su vez puede reducir importante la actividad de SARS-CoV-2 RdRp. La presencia de codones raros en mRNAs es esencial para el plegamiento de proteína.

Es decir el estudio sugiere que la traslación de un mRNA bajo-optimizado pueda llevar a la generación de un RdRp altamente activo, y estas conclusión son determinado valiosas para los estudios funcionales, para el revelado de las plataformas bacterianas apropiadas de la expresión, y más importantemente, para la identificación de los inhibidores nuevos de RdRp.

Advertencia *Important

el bioRxiv publica los partes científicos preliminares que par-no se revisan y, por lo tanto, no se deben mirar como concluyentes, conduce práctica clínica/comportamiento relativo a la salud, o tratado como información establecida.

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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