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Um olhar mais atento em como COVID-19 danifica os pulmões humanos

Um estudo recente conduzido no Ministério dos Estados Unidos do laboratório (DOE) nacional do Brookhaven da Energia fornece o modelo detalhado primeiro atômico-nível da proteína de envelope do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) quando encadernado às proteínas humanas dentro dos pulmões. O estudo foi publicado recentemente em comunicações da natureza.

O serviço público do cryo-EM

a microscopia do Cryo-elétron (cryo-EM) é uma tecnologia imagiológica de alta resolução que use amostras congeladas, feixes de elétron delicados, e o software sofisticado da imagem lactente para adquirir imagens altamente detalhadas. Os elétrons usados no cryo-EM, assim como outros formulários do EM, permitem que os cientistas visualizem moléculas biológicas em uma escala muito menor em conseqüência de seu comprimento de onda extremamente curto. De facto, calcula-se que o comprimento de onda dos elétrons é 100.000 vezes mais curto do que aquele da luz visível.

No estudo actual, os pesquisadores sublinham o serviço público do cryo-EM para analisar SARs-CoV-2. Esta técnica supera muitos dos desafios que são associados frequentemente com o estudo de estruturas da proteína com outros métodos como o cristalografia da proteína. Liguo Wang, o director científico das operações do laboratório do laboratório de Brookhaven para a estrutura biomolecular (LBMS) continua, “cryo-EM é particularmente útil para estudar proteínas da membrana e complexos dinâmicos da proteína… com esta técnica, nós criamos o mapa 3-D [tridimensional] da de que nós poderíamos ver como os componentes de proteína individuais couberam junto.”

Capturando SARS-CoV-2 a nível atômico

O alvo do estudo actual era ganhar uma compreensão melhor de como SARS-CoV-2 interage com as proteínas uma vez que contamina seres humanos. Os estudos precedentes encontraram que a proteína de envelope de SARs-CoV-2, que esta presente membrana exterior no vírus' ao lado da proteína do ponto (s), joga um papel importante no conjunto de partículas novas do vírus dentro das pilhas contaminadas. Este conjunto parece envolver igualmente o desvio de avião de proteínas humanas por SARS-CoV-2 para facilitar sua liberação das pilhas e transmissão a outros seres humanos.

Em seu trabalho, os pesquisadores construíram um modelo 3D da proteína de SARS-CoV-2 E que liga a uma junção humana PALS1 chamado proteína da pulmão-pilha. Isto foi conseguido misturando a proteína de E com o PALS1, congelando a amostra ràpida, e estudando a amostra congelada com cryo-EM. A fim construir uma imagem 3D, os cientistas usaram a várias ferramentas e infra-estrutura computacionais da computação em suas facilidades. Na extremidade, a imagem final da interacção da proteína teve uma definição de 3,65 ångströms, que fosse o tamanho apenas de alguns átomos.

Os 3D modelam permitiram que os pesquisadores identificassem a corrente dos ácidos aminados que compo a proteína PALS1 e de como forma três componentes estruturais distintos. Comparativamente, a proteína de envelope de SARS-CoV-2, que tem uma corrente muito menor dos ácidos aminados, parece formar um bolso hidrofóbica entre dois dos domínios PALS1. Com este mapa 3D, os pesquisadores forneceram uma compreensão muito mais detalhada de que forças intermolecular são envolvidas no emperramento de proteínas de envelope SARS-CoV-2 dentro das junções que estam presente entre pilhas do pulmão.

O rompimento destas junções da pilha causa pilhas imunes ao curso para o local da infecção em um esforço para eliminar SARS-CoV-2. Uma vez que as pilhas imunes alcançam a área contaminada, os cytokines, que são proteínas pequenas, estão liberados. Esta resposta inflamatório maciça é conseqüentemente responsável para a tempestade do cytokine do `' que é considerada frequentemente como uma complicação séria de SARS-CoV-2, porque aumenta a possibilidade da síndrome de aflição respiratória aguda. Além do que o dano que esta interacção da proteína causa dentro dos pulmões, pode igualmente aumentar a capacidade de SARS-CoV-2 para escapar o pulmão e para alcançar outros órgãos como o fígado, os rins, e os vasos sanguíneos.

Implicações

Compreender a dinâmica da interacção entre a proteína de envelope de SARS-CoV-2 e a proteína PALS1 dentro dos pulmões humanos fornece a informação importante em como os coronaviruses similares evoluem. Qun que Liu, que era o autor principal do estudo actual, continua, “quando a proteína do vírus puxa PALS1 fora da junção da pilha, ele poderia ajudar o vírus a espalhar mais facilmente. Isso forneceria uma vantagem selectiva para o vírus. Todos os traços que aumentarem a sobrevivência, espalham, ou a liberação do vírus é provável ser retida.

Com exceção de compreender a revelação evolucionária dos vírus goste de SARS-CoV-2, os resultados do estudo actual igualmente fornecem cientistas e pesquisadores em torno de quem estão olhando para desenvolver a terapêutica nova contra este vírus. A revelação das drogas que são capazes de visar estes tipos de interacções da proteína permitiria que os cientistas fossem uma etapa antes das mutações SARS-CoV-2 antes que estejam permitidos espalhar.

Journal reference:
Benedette Cuffari

Written by

Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine; two nitrogen mustard alkylating agents that are used in anticancer therapy.

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