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Estrutura de SARS-CoV-2 Nsp2 revelada pelo cryo-EM e pelo AI

Os pesquisadores nos Estados Unidos analisaram a proteína não-estrutural 2 (Nsp2) do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) a fim compreender melhor sua função e guiar a descoberta futura da droga. O artigo de investigação está actualmente disponível no server da pré-impressão do bioRxiv*.

Estudo: CryoEM e o AI revelam uma estrutura de SARS-CoV-2 Nsp2, uma proteína multifuncional envolvida nos processos chaves do anfitrião. Crédito de imagem: Naeblys/Shutterstock
Estudo: CryoEM e o AI revelam uma estrutura de SARS-CoV-2 Nsp2, uma proteína multifuncional envolvida nos processos chaves do anfitrião. Crédito de imagem: Naeblys/Shutterstock

Um agente causal da pandemia em curso da doença do coronavirus (COVID-19), SARS-CoV-2, produz dois grandes polyproteins após ter incorporado nossas pilhas, que são processadas mais em 16 proteínas não-estruturais individuais (nsp1-nsp16) por dois proteases virais. Cumprem uma pletora de funções virais essenciais - incluir a réplica do RNA e a formação da vesícula da dobro-membrana.

Apesar de seu papel na patogénese viral, muitas destas proteínas não-estruturais não foram ainda funcional e caracterizado estrutural. Além, a relação exacta da interacção entre proteínas virais e do anfitrião é compreendida mesmo menos.

Desde que os vírus podem sequestrar nós centrais em caminhos da pilha de anfitrião, obter detalhes moleculars de interacção do viral-anfitrião pode conduzir a uma compreensão melhor da patogénese viral, assim como à descoberta de alvos atractivos para o tratamento antiviroso, desde que há um risco mais baixo de gerar a resistência.

SARS-CoV-2 a proteína Nsp2 é envolvida em processos virais diferentes; contudo, suas funções exactas permanecem desconhecidas. Eis porque um grupo de investigação, conduzido pelo Dr. Meghna Gupta da Universidade da California em San Francisco, apresentou uma estrutura detalhada da proteína acima mencionada no relatório novo metodològica robusto.

Estruturas de predição da proteína

O estudo combina os dados experimentais obtidos pela microscopia de elétron criogênica com um algoritmo com carácter de previsão desenvolvido pelo DeepMind de Google, AlphaFold2, que prevê a estrutura das proteínas.

“Ao nosso conhecimento, este é o primeiro uso explícito das previsões AlphaFold2 com limitações de uma densidade criogênica experimental da microscopia de elétron para a construção de modelos”, sublinha autores do estudo neste papel do bioRxiv.

Considerando o conhecimento na variação da seqüência natural em SARS-CoV-2 em combinação com experiências da estrutura e da espectrometria em massa, os pesquisadores identificaram com sucesso duas superfícies Nsp2 chaves necessárias para interacções específicas do anfitrião.

Última, a fim compreender melhor que regiões da proteína NSP2 são funcional significativas, esta equipa de investigação alinhou seqüências de NSP2 através de beta-coronaviruses que são encontradas na espécie diferente.

Nsp2 tem um motivo obrigatório conservado do zinco mas mostra de outra maneira a baixa conservação. (a) Estrutura Nsp2 descrita como a fita e colorida pela conservação (veja métodos para detalhes). Os quatro cysteines mostram a conservação a mais alta e são indicados no vermelho. A inserção ampliada mostra o motivo da fita do zinco de Nsp2 em ciano alinhado aos motivos da fita do zinco das estruturas estrutural similares no PDB nas máscaras do cinza (PDBs: 1JJ2, 5XON, 1QUP, 4C2M). (b) Estrutura de IBV Nsp2 (PDB:3LD1, fita amarela) alinha bem à região do C-terminal de SARS-CoV-2 Nsp2 (ciano) mesmo que tenha a identidade da seqüência menos de 10%.
Nsp2 tem um motivo zinco-obrigatório conservado mas mostra de outra maneira a baixa conservação. (a) Estrutura Nsp2 descrita como a fita e colorida pela conservação (veja métodos para detalhes). Os quatro cysteines mostram a conservação a mais alta e são indicados no vermelho. A inserção ampliada mostra o motivo da fita do zinco de Nsp2 em ciano alinhado aos motivos da fita do zinco das estruturas estrutural similares no PDB nas máscaras do cinza (PDBs: 1JJ2, 5XON, 1QUP, 4C2M). (b) Estrutura de IBV Nsp2 (PDB: 3LD1, fita amarela) alinha bem à região do C-terminal de SARS-CoV-2 Nsp2 (ciano) mesmo que tenha a identidade da seqüência menos de 10%.

Vários papéis de SARS-Cov-2 Nsp2

A estrutura resultante deste estudo mostra um local íon-obrigatório alto-conservado do zinco, implicando um papel importante para Nsp2 no emperramento do RNA. Além disso, o traço detalhado de mutações emergentes das variações SARS-CoV-2 na estrutura resultante demonstra regiões potenciais da interacção host-Nsp2.

Mais especificamente, este trabalho sugere um papel purported de Nsp2 em ligar a transcrição viral que elevara dentro dos complexos virais da réplica-transcrição à iniciação da tradução da mensagem viral.

Usando a análise estrutural em combinação com experiências afinidade-etiquetadas da espectrometria em massa da purificação, os pesquisadores igualmente revelaram os mutantes Nsp2 que são incapazes de interagir com os complexos da proteína ou os inibidores diferentes da tradução.

Finalmente, os papéis e as regiões biológicos diferentes de interesse foram descobertos em Nsp2, mas as experiências da espectrometria em massa que visam a mutação Nsp2 a mais predominante (T85I) não encontraram nenhuma mudanças em interacções do anfitrião deste mutante.

Nsp2 possui superfícies múltiplas da interacção para proteínas do anfitrião. (a) A interacção marca (média entre a névoa e as contagens de Saint) para as interacções julgadas humanas da alto-confiança das proteínas (“rapinas
Nsp2 possui superfícies múltiplas da interacção para proteínas do anfitrião. (a) A interacção marca (média entre a névoa e as contagens de Saint) para as interacções julgadas humanas da alto-confiança das proteínas (“rapinas ") pelo menos em um ensaio da espectrometria em massa da purificação da afinidade (“isca ") e detectadas para interagir com o selvagem-tipo Nsp2 neste estudo e em Gordon e outros (2020a). A interacção marca a escala de zero a uma, uma que é a maioria de alto-confiança. (b) A análise estatística quantitativa de dados dados-dependentes (DDA) da espectrometria em massa da aquisição usando MSstats para as interacções selecionadas e descritas em intensidades de A. Rapina foi normalizada pela abundância da expressão da isca. As mudanças da dobra Log2 e os p-valores BH-ajustados foram calculados comparando cada mutante ao selvagem-tipo deste estudo. Os esboços pretos quadrados descrevem p-valores ajustados < 0,05. (c) A análise paralela da monitoração (PRM) da reacção de rapinas seletas de B para os mutantes encontrados para possuir significativo-mudou interacções (p-valor ajustado < 0,05). (d) Estrutura Nsp2 descrita como a superfície (luz - azul) com as mutações consideradas neste estudo descrito na superfície: E63K/E66K (obscuridade - azul), K330D/K337D (vermelho), D23Y/R27C (amarelo), T85I (alaranjado), e G262V/G265V (cinzento). Interacções perdidas (p-valor ajustado < 0,05) da análise global do proteomics da aquisição dados-dependente (DDA) de B descrito no azul e nos complexos ganhados da proteína descritos no vermelho

Projecto futuro de informação da droga

A análise desta estrutura Nsp2 revelou uma superfície em rápida evolução da proteína que tivesse conseqüências potenciais para a interacção do anfitrião-vírus. E embora a conservação global entre beta-coronaviruses seja baixa, o motivo zinco-obrigatório é conservado altamente.

“Colectivamente, a estrutura relatada aqui, combinado com a interacção do mutante que traça, fornece uma fundação para estudos funcionais desta proteína evolutionarily conservada do coronavirus e pode ajudar ao projecto futuro da droga”, conclui os autores deste estudo.

Permanece ser vista como os resultados deste estudo ajudarão na pesquisa mais adicional de informação necessário para a revelação de drogas novas, mas também como a interacção da proteína que traça esforços pode revelar alvos para a droga que repurposing.

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. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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