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O papel de tampar do RNA de SARS-CoV-2 na evasão da imunidade

O micróbio patogénico do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) usa com sucesso mecanismos imunes múltiplos da evasão para conseguir a infecção dentro de seu anfitrião. Um estudo novo intrigante, que seja liberado no server da pré-impressão do bioRxiv*, descreve um tal processo, que pode ajudar a desenvolver drogas para neutralizar mais eficazmente o vírus.

Tampar do RNA é um termo usado para denotar a alteração enzimático do 5' extremidade do genoma viral do RNA. Isto é crucial à síntese eficiente de proteínas virais, à prevenção da divisão de RNA viral pelo anfitrião RNases, e à evasão imune.

Nos coronaviruses, este processo termina com o conjunto da proteína nonstructural 16 (nsp16), e seu stimulator não-catalítico nsp10 no 5' extremidade da costa crescente nova do RNA para executar a S-adenosyl-L-metionina (SAM) - methylation dependente do 2' - OH no primeiro nucleotide (N1), para alterar o tampão do RNA.

Esta etapa converte o RNA de Cap-0 a Cap-1. Em conseqüência, a resposta imune inata ao vírus é suprimida.

O estudo actual usa um método molecular da substituição para explorar a estrutura do complexo do heterodimer nsp16/nsp10 com Cap-1. O Cap-1 inclui N1, o N2 adjacente, e um byproduct do methylation, SAH (S-adenosyl-L-homocysteine).

Movimento de respiração da enzima

Os pesquisadores encontraram que o complexo nsp16/nsp10 mostrou a expansão comparada à enzima do carcaça-limite. Considerando que o limite nsp16 à carcaça Cap-0 mostrou a estrutura canônica de uma β-folha central com duas α-hélices em um lado e três no outro, no complexo nsp16/nsp10, várias SHIFT e rotações ocorrem.

A conformação da enzima do SAH-limite muda assim a fim facilitar seu ` que restaura' para a actividade catalítica renovada no passo seguinte. O heterodimer mostra uma relação alargada, com abrandamento aumentado. Este é o resultado de um único 2' - evento do methylation de O.

Quando a actividade catalítica ocorrer, a enzima mostra “o movimento de respiração,” isto é, a carcaça, produto e os estados encadernados do byproduct são apenas os estados inteiramente fechados, abertos e em parte abertos da enzima. O Cap-1 é cabido em um bolso profundo entre a β-folha central e os dois laços da porta. Os ajustes do byproduct de SAH em uma cavidade no lado do C-terminal das β-costas paralelas. Estes dois diferem somente nas orientações de seus términos do carboxy.

Estruturas dos complexos nsp16/nsp10 de SARS-CoV-2. a, a carcaça (me7GpppA, vara azul) e o doador metílico (SAM, vara amarela) - /nsp10 (ciano) o complexo nsp16 (alaranjado) encadernado (identificação, 6WKS do PDB) 8 representam um formulário fechado. b, o produto (me7GpppAmU, vara vermelha; byproduct SAH [vara cinzenta]) - nsp16 encadernado /nsp10 (azul) (magenta) em um estado aberto. Um círculo amarelo mostra o ribose misturado (2
Estruturas dos complexos nsp16/nsp10 de SARS-CoV-2. a, a carcaça (me7GpppA, vara azul) e o doador metílico (SAM, vara amarela) - /nsp10 (ciano) o complexo nsp16 (alaranjado) encadernado (identificação, 6WKS do PDB) 8 representam um formulário fechado. b, o produto (me7GpppAmU, vara vermelha; byproduct SAH [vara cinzenta]) - nsp16 encadernado /nsp10 (azul) (magenta) em um estado aberto. Um círculo amarelo mostra o ribose misturado (2' - O-mim) da base de N1 (a). c, O SAH (cinzento) limita nsp16 /nsp10 (cinzento) (rosa) representa um estado da parcialmente aberto ou enzima da restauração. d, a folha de prova estrutura-baseada secundária de nsp16 na carcaça e o produto-limite indicam mostram claramente a expansão universal da enzima em cima de 2' - methylation de O. e, opinião ascendente próxima de A do bolso Tampão-obrigatório e catalítico da estrutura de produto mostra os resíduos nsp16 (varas cianas) que interagem com o Cap-1 (vermelho). Uma mudança posicional na orientação da carcaça (Cap-0, azul) estrutura “fechado” do previously8 determinado é mostrada. f, uma folha de prova do produto (Cap-1) e o byproduct (SAH) - mostras encadernadas das estruturas mudam na orientação da redução do laço 2. da porta na área de superfície enterrada entre nsp16/nsp10 dentro inteiramente e as estruturas parcialmente abertas (comparadas ao estado fechado do carcaça-limite) são mostradas (soldado).

O íon do metal joga um papel crucial

O estudo igualmente mostra que um íon divalent do metal interage com as moléculas de água durante 2' - a actividade de O MTase. Os íons do metal estabilizam carcaças do ácido nucleico assim como catalisam reacções enzimáticos, tais como íons do magnésio no vírus de dengue.

O heterodimer nsp16/nsp10 do wildtype liga o magnésio com afinidade alta, permitindo a interacção directa da metal-proteína. Isto é encontrado somente em SARS-CoV-2, como é sua orientação no mesmo bolso obrigatório que Cap-1. Liga directamente a nsp16 e ao fosfato do nucleotide do uridine segundo.

Com dengue, inversamente, o íon do magnésio não liga a proteína ao ligar os grupos do fosfato do tampão do RNA.

Posicionamento dentro do bolso catalítico

Os pesquisadores igualmente demonstraram o papel de K46, de K170, e de N198 na catálise, através de sua rede de correntes laterais. Isto é importante conseguir o posicionamento direito do tampão do RNA dentro do bolso catalítico. Isto assegura o específico 2' - methylation de O do primeiro nucleotide.

Impedindo seu movimento ou erro que posicionam durante esta etapa, esta rede igualmente impede o 2' inadvertido - methylation de O do segundo.

Mutações na variação clínica

Igualmente exploraram as mutações do resíduo S33 no laço 1 da porta, que foi envolvido na epidemia de New York City assim como em outras manifestações precedentes do coronavirus. As correntes laterais deste ácido aminado podem interferir com o magnésio que liga no bolso catalítico, assim desalihnando o primeiro nucleotide.

Em lugar de, uma corrente lateral mais curto evitaria não somente tal intrusão mas poderia render mais contactos com o íon divalent do metal, fornece um emperramento mais forte do RNA e facilita assim a reacção.

Encontraram que N198 e K46 limparam totalmente para fora a actividade nsp16 catalítica, quando a mutação de S33R mostrou uma redução a 80% na actividade. Contudo, a mutação de S33N aumentou a actividade por 30%.

Impacto da substituição do metal

Quando o cálcio é substituído para o magnésio, o wildtype nsp16 mostra uma perda de 20%, mas não para o manganês. Com o mutante de S33N, todos os três íons divalent executados comparàvel. O S33R mostrou a 80% menos actividade com manganês e magnésio, relativo à enzima do wildtype, mas a actividade residual com cálcio.

O metal divalent não parece jogar um papel químico no SARS-CoV-2 nsp16, mas seu lugar chave no 2' - o methylation de O de N1 é liso. Em conseqüência, uma alteração nas concentrações celulares do íon do metal podia mudar o progresso de tampar do RNA.

Que são as implicações?

O estudo sugere que as mudanças conformational na enzima a refresquem para círculos repetidos da catálise. Estes incluem o alargamento na formação do produto, e uma torção interna da região obrigatória da carcaça em cima de liberar o produto.

Os pesquisadores igualmente encontraram um papel para metais divalent com um modo obrigatório da metal-proteína directa original que parecesse ser essencial para o 2' - methylation de O de N1.

Uma variação clínica das mostras do vírus alterou a actividade enzimático, para que uma explicação estrutural foi encontrada também.

O resultado de baixo tampar do RNA devido às baixas concentrações do metal podia ser evasão reduzida da resposta imune do anfitrião. Por exemplo, o baixo cálcio e os baixos níveis do magnésio servem como predictors de mortes do em-hospital nos pacientes COVID-19, e são encontrados geralmente em COVID-19 severo, respectivamente.

Isto poderia ser devido ao baixo RNA que tampa, que, junto com os baixos níveis de íons divalent do metal, causa respostas hyperinflammatory nos pacientes algum COVID-19.

Uma pesquisa mais adicional mostrará se esta hipótese é válida, a saber, explorando como tampar do RNA está relacionado aos níveis de metal na pilha de anfitrião e à resposta imune inata.

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. Liji Thomas

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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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