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Acelerando o projecto da terapêutica do minibinder resiliente às mutações SARS-CoV-2

Os minibinders proteína-baseados multivalentes mantêm a grande promessa como agentes potenciais profilácticos e do tratamento, porque podem reter sua actividade contra o coronavirus da Síndrome Respiratória Aguda Grave 2 variações (SARS-CoV-2) do interesse. Isto estêve revelado em um estudo recente da pesquisa da excursão-de-força actualmente disponível no server da pré-impressão do bioRxiv* quando o artigo se submeter ao processo da revisão paritária.

Escape as variações de SARS-CoV-2, o agente causal da pandemia em curso da doença do coronavirus (COVID-19), ameace nosso progresso em derrotar este risco sanitário público enorme. Daqui, ao lado das vacinas que são agora patentes em muitos países, nós precisamos adições novas a nosso armamentarium do tratamento.

Os anticorpos monoclonais que visam a glicoproteína do ponto SARS-CoV-2 podem melhorar resultados para os pacientes que têm COVID-19. Todavia, produzi-los em suficientes quantidades para o uso em um nível da população durante uma pandemia global é nem tècnica nem financeira praticável.

Além, muitos anticorpos monoclonais são um tanto sensíveis ao escape viral por mutações de ponto conferindo em seu resumo do reconhecimento no trimer da glicoproteína do ponto. Este problema foi endereçado preparando um cocktail dos anticorpos monoclonais diferentes que visam os resumos diferentes (que são partes do antígeno onde anexo dos anticorpos), mas mostrou-se que as variações novas do interesse poderiam escapar esta também.

Como uma alternativa aos anticorpos monoclonais, os trabalhos anteriores usaram a potência computacional projectar miniproteins com a propensão de obstruir a interacção receptor-obrigatória do domínio (RBD) SARS-CoV-2 do trimer da glicoproteína do ponto com sua enzima deconversão 2 do receptor do anfitrião (ACE2). Eram minibinders convenientemente dublados do `'.

Neste papel metodològica de surpresa novo, um grande grupo de investigação dos Estados Unidos desenvolveu as versões multivalentes dos minibinders - com geometria que permitem o acoplamento concomitante de todos os três RBDs em um único trimer da glicoproteína do ponto, endereçando o problema das mutações SARS-CoV-2 frontais.

Os minibinders multivalentes exibem taxas raramente lentas da dissociação em cima da ligação à glicoproteína do prefusion SARS-CoV-2-S. (A, B) dissociação da construção do minibinder complexed com o domínio obrigatório do receptor (a) ou o trimer de S (S6P) (b) foi monitorado através da competição com excesso do molar de 100 dobras de MON1 untagged usando AlphaLISA (± médio SEM, n = 3 replicates de uma única experiência).
Os minibinders multivalentes exibem taxas raramente lentas da dissociação em cima da ligação à glicoproteína do prefusion SARS-CoV-2-S. (A, B) dissociação da construção do minibinder complexed com o domínio obrigatório do receptor (RBD) (a) ou o trimer de S (S6P) (b) foi monitorado através da competição com excesso do molar de 100 dobras de MON1 untagged usando AlphaLISA (± médio SEM, n = 3 replicates de uma única experiência).

Minibinders de construção e de teste

Em curto, os homotrimers de únicos minibinders e as fusões de três minibinders distintos foram construídos para combinar geomètrica a arquitetura do trimer da glicoproteína do ponto SARS-CoV-2 e então aperfeiçoados mais pela expressão sem célula a fim reduzir a dissociação mensurável em cima da ligação.

Então, os ensaios da neutralização com os inibidores e os ensaios da chapa foram conduzidos com o uso de um lentivirus pseudotyped e das variações SARS-CoV-2 autênticas a fim investigar a eficácia dos minibinders em impedir a infecção viral.

Finalmente, a fim avaliar o potencial de seus minibinders multivalentes em impedir ou em tratar a infecção SARS-CoV-2 in vivo, os pesquisadores avaliaram a pre-exposição e a terapia de pós-exposição nos ratos K18-hACE2 transgénicos altamente suscetíveis.

Estruturas de CryoEM de minibinders multivalentes no complexo com a glicoproteína de SARS-CoV-2 S6P. (a) Mapa de CryoEM de TRI2-2 no complexo com o S6P em duas orientações ortogonais. (b) Zumbir-na ideia da relação complexa de TRI2-2 e de S6P obtida usando o refinamento local do RBD e do TRI2-2. Os RBD e os MON2 construídos em uma definição de 2,9 Å são mostrados em amarelo e em azul, respectivamente. (c) Mapa de CryoEM de FUS31-G10 no complexo com dois RBDs. (d) Mapa de CryoEM de FUS231-P24 no complexo com três RBDs. (e) mapa do EM da Negativo-mancha de FUS231-G10 no complexo com S6P. Os modelos do trimer e do minibinder de S são colocados no mapa inteiro pelo encaixe do corpo rígido. A densidade do EM é mostrada como uma superfície transparente do cinza com um modelo atômico cabido. Os protomers do ponto (PDB 7JZL) são mostrados em amarelo, em azul, e o rosa. Minibinders (estrutura 7JZU, 7JZM, e MON2 atômica do PDB neste estudo) é mostrado na laranja.
Estruturas de CryoEM de minibinders multivalentes no complexo com a glicoproteína de SARS-CoV-2 S6P. (a) Mapa de CryoEM de TRI2-2 no complexo com o S6P em duas orientações ortogonais. (b) Zumbir-na ideia da relação complexa de TRI2-2 e de S6P obtida usando o refinamento local do RBD e do TRI2-2. Os RBD e os MON2 construídos em uma definição de 2,9 Å são mostrados em amarelo e em azul, respectivamente. (c) Mapa de CryoEM de FUS31-G10 no complexo com dois RBDs. (d) Mapa de CryoEM de FUS231-P24 no complexo com três RBDs. (e) mapa do EM da Negativo-mancha de FUS231-G10 no complexo com S6P. Os modelos do trimer e do minibinder de S são colocados no mapa inteiro pelo encaixe do corpo rígido. A densidade do EM é mostrada como uma superfície transparente do cinza com um modelo atômico cabido. Os protomers do ponto (PDB 7JZL) são mostrados em amarelo, em azul, e o rosa. Minibinders (estrutura 7JZU, 7JZM, e MON2 atômica do PDB neste estudo) é mostrado na laranja.

Limite para resistir o escape viral

O uso da microscopia do cryo-elétron demonstrou que os minibinders trivalentes desenvolvidos podem contratar todos os três domínios obrigatórios do receptor em um único trimer da glicoproteína do ponto. Os resultados deste estudo igualmente destacaram a precisão com que as relações da proteína e os andaimes obrigatórios da proteína podem agora computacionalmente ser projectados.

Além disso, os candidatos superiores podem com sucesso neutralizar as variações SARS-CoV-2 estar relacionado com valores da concentração inibitório metade-máxima (IC50) na baixa escala picomolar. Podem igualmente resistir o escape viral e fornecer a protecção ampla nos ratos transgénicos altamente vulneráveis do ser humano ACE2-expressing - ambos como agentes profilácticos e do tratamento.

Entre eles, a proteína do candidato da parte superior reconhecida era TRI2-2, mostrado para neutralizar potently as variações SARS-CoV-2 históricas e actuais do interesse. Basicamente, este é o primeiro miniprotein desenvolvido para contratar a glicoproteína do ponto em uma forma trivalente e com uma interacção obrigatória intrìnseca escape-resistente.

Uma estratégia útil para a prontidão pandémica

Este tipo de trabalhos computacionais integrados pode realmente impulsionar a revelação da terapêutica mutationally resiliente para a prontidão pandémica, quando a coalescência do mimetismo do trivalency e do receptor puder ser uma aproximação nova e valiosa para a resistência de combate do escape. Há igualmente diversas vantagens em comparação com anticorpos monoclonais.

“Estes minibidners multivalentes são favoráveis à produção em grande escala e barata nos micro-organismos como Escherichia Coli, eles pode prontamente ser administrado directamente ao sistema respiratório, e sua estabilidade pode prevenir a necessidade para o armazenamento da corrente fria”, explica os autores deste estudo.

Olhando para a frente, o encanamento experimental da selecção (junto com o projecto computacional integrado) para reconhecer as disposições geomètrica cabendo de receptor que imitam minibinders pode realmente transformar em uma estratégia poderosa e rápida para desenvolver não somente medidas defensivas proteína-baseadas mas igualmente reagentes diagnósticos contra os micróbios patogénicos que podem emergir no futuro.

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

Written by

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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