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Il ruolo di coperchiamento del RNA di SARS-CoV-2 nell'evasione di immunità

L'agente patogeno di coronavirus 2 di sindrome respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2) usa con successo i meccanismi immuni multipli dell'evasione per raggiungere l'infezione all'interno del suo host. Un nuovo studio intrigante, che è stato rilasciato sul " server " della pubblicazione preliminare del bioRxiv*, descrive un tale trattamento, che può contribuire a sviluppare le droghe per neutralizzare il virus più efficacemente.

Il coperchiamento del RNA è un termine usato per denotare la modifica enzimatica del 5' estremità del genoma virale del RNA. Ciò è determinante per la sintesi efficiente delle proteine virali, la prevenzione della scissione del RNA virale dal host RNases e l'evasione immune.

Nei coronaviruses, questo trattamento termina con il montaggio della proteina nonstructural 16 (nsp16) ed il suo stimolatore non catalitico nsp10 sul 5' estremità di nuovo filo crescente del RNA per eseguire la S-adenosyl-L-metionina (SAM) - metilazione dipendente del 2' - l'OH sul primo nucleotide (N1), modificare il cappuccio del RNA.

Questo punto converte il RNA da Cap-0 in Cap-1. Di conseguenza, la risposta immunitaria innata al virus è soppressa.

Lo studio corrente usa un metodo molecolare della sostituzione per esplorare la struttura del complesso del heterodimer nsp16/nsp10 con Cap-1. Il Cap-1 include N1, il N2 adiacente e un sottoprodotto di metilazione, SAH (S-adenosyl-L-omocisteina).

Moto respirante dell'enzima

I ricercatori hanno trovato che il complesso nsp16/nsp10 ha mostrato l'espansione confrontata all' enzima diretto a substrato. Considerando che il limite nsp16 al substrato Cap-0 ha mostrato la struttura canonica di una β-lamiera sottile centrale con due α-eliche da un lato e tre d'altro canto, nel complesso nsp16/nsp10, vari spostamenti e rotazioni accadono.

La conformazione all'dell'enzima diretto SAH cambia così per facilitare il suo ` che risistema' per l'attività catalitica rinnovata al punto seguente. Il heterodimer mostra un'interfaccia allargata, con rilassamento aumentato. Ciò è il risultato di singolo 2' - evento di metilazione della O.

Mentre l'attività catalitica sta accadendo, l'enzima mostra “il moto respirante,„ cioè il substrato, prodotto e gli stati rilegati del sottoprodotto sono appena gli stati completamente chiusi, aperti e parzialmente aperti dell'enzima. Il Cap-1 è inserito in una casella profonda fra la β-lamiera sottile centrale ed i due cicli del portone. Le misure del sottoprodotto di SAH in un'intercapedine sul lato del C-terminale dei β-fili paralleli. Questi due differiscono soltanto negli orientamenti delle loro estremità di carboxy.

Strutture dei complessi nsp16/nsp10 di SARS-CoV-2. la a, il substrato (me7GpppA, bastone blu) e (SAM, bastone giallo) nsp16 (ciano) /nsp10 il complesso (arancio) diretto erogatore metilico (identificazione, 6WKS di PDB) 8 rappresenta una forma chiusa. b, il prodotto (me7GpppAmU, bastone rosso; sottoprodotto SAH [bastone grigio]) nsp16 diretto /nsp10 (blu) (magenta) in uno stato aperto. Un cerchio giallo mostra il ribosio metilato (2
Strutture dei complessi nsp16/nsp10 di SARS-CoV-2. la a, il substrato (me7GpppA, bastone blu) e (SAM, bastone giallo) nsp16 (ciano) /nsp10 il complesso (arancio) diretto erogatore metilico (identificazione, 6WKS di PDB) 8 rappresenta una forma chiusa. b, il prodotto (me7GpppAmU, bastone rosso; sottoprodotto SAH [bastone grigio]) nsp16 diretto /nsp10 (blu) (magenta) in uno stato aperto. Un cerchio giallo mostra il ribosio metilato (2' - O-me) della base N1 (A). la c, Il SAH (grigio) limita nsp16 /nsp10 (grigio) (rosa) rappresenta uno stato enzimi o parzialmente aperto di risistemazione. la d, a foglio di prova basato a struttura secondario di nsp16 agli negli stati diretti a prodotto e del substrato mostra chiaramente l'espansione universale dell'enzima sopra 2' - metilazione della O. la e, la visualizzazione alta vicina di A dell'Cappuccio-associazione e la casella catalitica della struttura di prodotto mostra nsp16 i residui (ciano bastoni) che interagiscono con Cap-1 (rosso). Un cambiamento posizionale nell'orientamento del substrato (Cap-0, blu) dal previously8 determinato struttura “chiusa„ è indicato. la f, un foglio di prova del prodotto (Cap-1) e le manifestazioni dirette delle strutture del sottoprodotto (SAH) cambiano nell'orientamento di riduzione del ciclo 2. del portone dell'area sepolta fra nsp16/nsp10 dentro completamente e le strutture parzialmente aperte (confrontate allo stato chiuso diretto a substrato) è indicata (g-i).

Lo ione del metallo svolge un ruolo cruciale

Lo studio egualmente mostra che uno ione bivalente del metallo interagisce con le molecole di acqua durante il 2' - l'attività della O MTase. Gli ioni del metallo stabilizzano i substrati dell'acido nucleico come pure catalizzano le reazioni enzimatiche, quali gli ioni del magnesio nel virus di febbre rompiossa.

Il heterodimer nsp16/nsp10 del wildtype lega il magnesio con alta affinità, permettendo l'interazione diretta della metallo-proteina. Ciò è trovata soltanto in SARS-CoV-2, come è il suo orientamento nella stessa casella obbligatoria di Cap-1. Direttamente lega a nsp16 ed al fosfato del nucleotide dell'uridina seconda.

Con febbre rompiossa, per contro, lo ione del magnesio non lega la proteina mentre unisce con legami atomici incrociati i gruppi del fosfato del cappuccio del RNA.

Posizionando all'interno della casella catalitica

I ricercatori egualmente hanno dimostrato il ruolo di K46, di K170 e di N198 nella catalisi, attraverso la loro rete delle catene laterali. Ciò è importante da raggiungere il giusto posizionamento del cappuccio del RNA all'interno della casella catalitica. Ciò assicura 2' specifico - metilazione della O del primo nucleotide.

Impedendo il suo movimento o torto che posiziona durante questo punto, questa rete egualmente impedisce il 2' involontario - metilazione della O del seconda.

Mutazioni nella variante clinica

Egualmente hanno esplorato le mutazioni del residuo S33 nel ciclo 1 del portone, che è stato compreso nell'epidemia di New York come pure in altri scoppi precedenti di coronavirus. Le catene laterali di questo amminoacido possono interferire con l'associazione del magnesio nella casella catalitica, così allineando il primo nucleotide male.

Invece, una più breve catena laterale non solo eviterebbe tale intrusione ma ha potuto rendere più contatti con lo ione bivalente del metallo, fornisce la più forte associazione del RNA e così facilita la reazione.

Hanno trovato che N198 e K46 completamente hanno eliminato l'attività catalitica nsp16, mentre la mutazione di S33R ha mostrato un rapporto di riproduzione di 80% dell'attività. Tuttavia, la mutazione di S33N ha aumentato l'attività di 30%.

Impatto della sostituzione del metallo

Quando il calcio è sostituito per magnesio, il wildtype nsp16 mostra una perdita di 20%, ma non per manganese. Con il mutante di S33N, tutti e tre i ioni bivalenti eseguiti in modo paragonabile. Lo S33R ha mostrato a 80% meno attività con manganese e magnesio, riguardante l'enzima del wildtype, ma ad attività residua con calcio.

Il metallo bivalente non sembra giocare un ruolo chimico nel SARS-CoV-2 nsp16, ma il suo posto chiave nel 2' - la metilazione della O di N1 è normale. Di conseguenza, un'alterazione nelle concentrazioni cellulari nello ione del metallo ha potuto cambiare il progresso di coperchiamento del RNA.

Che cosa sono le implicazioni?

Lo studio suggerisce che i cambiamenti conformazionali nell'enzima lo rinfreschino per i giri ripetuti della catalisi. Questi comprendono l'allargamento sulla formazione del prodotto e una torsione interna della regione obbligatoria del substrato sopra il rilascio del prodotto.

I ricercatori egualmente hanno trovato un ruolo per i metalli bivalenti con un modo obbligatorio della metallo-proteina diretta unica che sembra essere essenziale per il 2' - metilazione della O di N1.

Una variante clinica delle manifestazioni del virus ha alterato l'attività enzimatica, per cui una spiegazione strutturale è stata trovata pure.

Il risultato di coperchiamento basso del RNA dovuto le concentrazioni basse nel metallo ha potuto essere l'evasione diminuita di risposta immunitaria ospite. Per esempio, il calcio basso ed i bassi livelli del magnesio serviscono da preannunciatori delle morti in ospedale in pazienti COVID-19 e comunemente sono trovati in COVID-19 severo, rispettivamente.

Ciò potrebbe essere dovuto RNA basso che ricopre, che, con i bassi livelli di ioni bivalenti del metallo, causa le risposte hyperinflammatory in pazienti qualche COVID-19.

Ulteriore ricerca mostrerà se questa ipotesi è valida, vale a dire, esplorando come il coperchiamento del RNA è collegato con i livelli di metallo nella cellula ospite ed alla risposta immunitaria innata.

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:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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