Чтобы заразить клетки, SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, должен внедриться в мембрану клеток человека; Новые молекулярные модели показывают, какие части SARS-CoV-2 имеют решающее значение для этого взаимодействия, выявляя новые потенциальные мишени для лекарств.
Если бы коронавирус был грузовым судном, ему нужно было бы доставить его содержимое в док, чтобы заразить принимающий остров. Первым шагом заражения будет якорь у дока, а вторым шагом будет привязка к доку, чтобы подвести корабль достаточно близко, чтобы он мог установить сходни и разгрузиться. Большинство методов лечения и вакцин были направлены на то, чтобы заблокировать способность корабля бросить якорь, но следующий шаг — еще одна потенциальная цель. Новое исследование, проведенное Дефне Горгуном, аспирантом, и его коллегами из лаборатории Эмада Тайхоршида в Университете Иллинойса, касается молекулярных деталей этого второго шага, который может помочь в разработке лекарств, которые его блокируют. Горгун представила свое исследование на 65-м ежегодном собрании Биофизического общества.
Чтобы заразить наши клетки, вирус, вызывающий COVID-19, SARS-CoV-2, сначала прикрепляет молекулу на поверхности нашей клетки, но затем он должен слиться с клетками человека. Перед пандемией Горгун изучала взаимодействия молекул, которые прилипают к клеточным мембранам и вставляются в них, и когда COVID-19 начал распространяться, Горгун быстро изменила свои исследования, чтобы понять, как SARS-CoV-2 сливается с клетками.
Небольшая область внешнего шипового белка SARS-CoV-2, называемая «пептид слияния», внедряется в клеточную мембрану человека, чтобы начать процесс слияния. Ученые знали местоположение и приблизительную форму слитого пептида; однако они не знали точно, как он взаимодействует и проникает в клеточную мембрану человека и будут ли изменения его формы, когда он прилипнет к мембране. Не зная трехмерных взаимодействий между пептидом слияния SARS-CoV-2 и клеточной мембраной, невозможно разработать лекарства, которые специально нарушают это взаимодействие.
Используя компьютерное моделирование, команда объединила то, что известно о гибридном пептиде SARS-CoV-2, с установленными трехмерными структурами и поведением других гибридных пептидов коронавируса и смоделировала его взаимодействие с модельной клеточной мембраной человека. Их моделирование показывает, как слитый пептид SARS-CoV-2 взаимодействует с клеточной мембраной и проникает через нее. «Наше исследование показывает, какие части гибридного пептида важны, и как он прилипает к мембране и сидит в ней», — говорит Горгун.
Поскольку их модель является теоретической, следующим шагом будет повторение компьютерных экспериментов в лаборатории с кусочками SARS-CoV-2 и клеточными мембранами. Но после того, как уже были выявлены части гибридного пептида, которые, вероятно, будут иметь решающее значение для его функции, эти эксперименты, вероятно, будут завершены быстрее и эффективнее. После этого, говорит Горгун, можно будет начать тестирование лекарств, которые нарушают взаимодействие и могут помочь заблокировать SARS-CoV-2 от стыковки с нашими клетками.