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O estudo novo descreve a enzima do ExoN SARS-CoV-2 que promove a resistência antivirosa

Um estudo novo descreve a estrutura de uma enzima crucial actual no coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), que é o vírus responsável para a doença 2019 do coronavirus (COVID-19). Esta enzima, que é sabida porque o ′ de Coronavirus 3 - um exoribonuclease de 5 ′ (ExoN), é uma enzima de correcção que remova os nucleosides errados do ácido ribonucléico (RNA), que é o material genético de SARS-CoV-2, assim assegurando a réplica fiel do genoma viral.

A introdução de nucleosides para inibir a enzima RNA-dependente da polimerase (RdRp) de RNA é um mecanismo importante de drogas antivirosas tais como o remdesivir; contudo, a presença de ExoN torna estas drogas inúteis. Conseqüentemente, atenuar a estrutura do ExoN podia ajudar a identificar ou assistência na revelação das moléculas inibitórios para acelerar finalmente processos de descoberta da droga.

Estudo: Base estrutural do reconhecimento da má combinação por um SARS-CoV-2 que corrige a enzima. Crédito de imagem: creativeneko/Shutterstock.com

Fundo

Até agora, não há nenhum antiviral eficaz contra SARS-CoV-2. Contudo, seus réplica/complexo da transcrição (RTC) é um alvo prometedor, junto com seu núcleo de RdRp e de outras proteínas não-estruturais (nsps). Os analogs do Nucleotide como o remdesivir introduzem o nucleotide errado no genoma SARS-CoV-2 a fim prender a réplica; contudo, este evento pode ser salvado pela actividade de correcção do ExoN.

Esta enzima, que é encontrada como o domínio do ExoN do N-terminal da proteína não-estrutural viral 14 (nsp14), é estimulada por nsp10, que igualmente estabiliza sua estrutura activa do local. O ExoN igualmente divide o RNA dobro-encalhado viral (dsRNA), que activaria de outra maneira os receptors do reconhecimento do anfitrião-micróbio patogénico (PRRs). Isto contribui às capacidades imunes do escape de SARS-CoV-2.

O estudo actual discute o emperramento molecular das carcaças pelo ExoN, assim como como esta enzima reconhece e remove os nucleotides errada introduzidos ou os analogs na costa recentemente de formação do RNA.

Detalhes do estudo

Os cientistas usaram uma carcaça do RNA do gancho de cabelo conhecida como TSP31 para explorar a actividade catalítica do ExoN. Isto reservou ligar ao RNA mas não à segmentação do RNA pela enzima.

Usando uma combinação de cromatografia da tamanho-exclusão (SEC), a microscopia do cryo-elétron da único-partícula (EM), e in silico os métodos, pesquisadores encontraram que o complexo de nsp10-nsp14-RNA liga igualmente a nsp8, embora em uma maneira fraca e dinâmica. Este emperramento promove o emperramento estável da carcaça do RNA que permite a segmentação do RNA pelo ExoN. Igualmente aumenta a degradação do RNA pelo complexo nsp10-nsp14.

Como um factor comum os complexos à enzima de RdRp e de ExoN, nsp8 parecem jogar um papel crucial em transferir a carcaça do RNA entre estas moléculas. Contudo, mais trabalho deverá ser conduzido para determinar como nsp8 corrige nucleotides combinados mal.

Quando um formulário do mutante do ExoN foi estudado, a parte da amostra conteve o formulário tetramerized do complexo de nsp10-nsp14-RNA, que parece impedir o emperramento nsp8.

(a) O Superimposition nsp10-nsp14 do complexo SARS-CoV (azul da centáurea, PDB 5C8U) e do complexo de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14-RNA (alaranjado) ilustra as mudanças conformational dos laços α2-α3 e α4-α5 e uma SHIFT de 2,6 Å de H268 para o RNA em cima do emperramento da carcaça. (b) Estrutura activa do local de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 (PESO) - complexo do RNA. Íons2+ do Ca, esferas verdes; água catalítica, esfera vermelha. Os resíduos do Nucleotide no RNA da P-costa são indicados com a subscrição “P.” +1CP, - 1CP, a água catalítica e dois íons activos do metal do local são sobrepor com suas densidades cryo-EM contornadas em 10σ. (c) Estrutura activa do local de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 (E191A) - complexo do RNA. Íons2+ do magnésio, esferas verdes. +1CP, - 1CP, e dois íons activos do metal do local são sobrepor com suas densidades cryo-EM contornadas em 7σ.

Mecanismo do emperramento da carcaça do RNA

Os investigador encontraram que o emperramento da carcaça do RNA ao local activo do ExoN SARS-CoV-2 do complexo (WT) do wildtype nsp10-nsp14-RNA faz com que dois íons do metal liguem ao centro catalítico. Isto provoca umas reacções mais adicionais que terminem o local activo.

A descrição detalhada das interacções com o dsRNA sugere que a enzima mantenha sua especificidade para a carcaça. Além disso, estes detalhes fornecem a informação na estrutura da carcaça relativo ao outro RNA viral e que corrige ExoNs, assim como o ExoN SARS-CoV previsto.

Importante, todos os ExoNs do coronavirus compartilham dos mesmos resíduos decontacto em nsp14. Assim, têm o mesmo mecanismo do reconhecimento da carcaça.

(a) Interacções entre o ExoN de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 e a espinha dorsal do RNA T35P31. Os resíduos do Nucleotide no RNA da T-costa são indicados com a subscrição “T,” os resíduos do nucleotide no RNA da P-costa são indicados com as ligações de hidrogênio da subscrição “P.” e as pontes de sal são mostradas como linhas pontilhadas do cinza. Os resíduos de interacção do nucleotide e da proteína são sobrepor com suas densidades cryo-EM contornadas em 7σ. (b) Interacções entre o ExoN de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 e o RNA T35P31 em +1 e - posições de 1 nucleobases. As ligações de hidrogênio e as pontes de sal são mostradas como linhas pontilhadas do cinza. o π-π que empilha interacções é indicado por linhas pontilhadas do verde. Os resíduos de interacção do nucleotide e da proteína são sobrepor com suas densidades cryo-EM contornadas em 7σ. (c) A representação de superfície do bolso carcaça-obrigatório do ExoN de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 mostra uma abertura restrita no lado da T-costa que impede base-se emparelhar na posição do RNA +1 da carcaça. Para maior clareza, o domínio de N7-MTase de nsp14 não é mostrado. (d) Representação de superfície do domínio do ExoN de LASV NP. Uma carcaça inteiramente base-emparelhada do dsRNA (mostrada como desenhos animados) é limitada no bolso carcaça-obrigatório do ExoN de LASV. (e) Representação de superfície do complexo do ExoN do político III do ADN de Escherichia Coli. O bolso carcaça-obrigatório estreito permite a entrada do ssDNA somente.

Outros resultados

Os pesquisadores encontraram que um ′ 3 livre - o OH da carcaça do RNA é essencial para a divisão ExoN-negociada do RNA. Isto sugere que o ′ 3 - os analogs do nucleotide do deoxy podem potencial actuar como terminais eficazes da corrente de RdRp ao ser resistentes à excisão do ExoN.

O ExoN SARS-CoV-2 foi encontrado igualmente para aceitar as carcaças único-encalhadas do RNA (ssRNA) e do dsRNA, indicando desse modo que a correcção da má combinação in vivo pode se operar pelo menos em duas maneiras diferentes.

Os autores igualmente observaram esse RNA conter o monophosphate do remdesivir (RMP), seguindo a incorporação do inibidor, poderiam ainda ser limitados pelo ExoN viral. Isto concorda com encontrar que este RNA RMP-terminado permanece vulnerável à enzima, quando a ausência do ExonN aumentar sua susceptibilidade. Outras alterações devem igualmente ser exploradas.

Que são as implicações?

Este estudo discute como a correcção da má combinação ocorre durante a síntese do RNA pelo SARS-CoV-2. Os autores igualmente explicam que partes da arquitetura da enzima são exigidas para seu reconhecimento da carcaça do RNA e da acção catalítica.

Tomados junto, os autores oferecem diversas sugestões nas alterações possíveis que poderiam ser feitas na estrutura do ribose para impedir a resistência ExoN-negociada aos inibidores análogos de RdRp do nucleotide. Esta informação poderia ser particularmente útil durante o projecto dos inibidores poderosos do ExoN que podem ser combinados com as drogas como o remdesivir para uma acção mais eficaz contra SARS-CoV-2.

Compreendendo esta estrutura e os detalhes moleculars de como os trabalhos do ExoN podem ajudar a guiar uma revelação mais adicional dos antivirais.”

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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