Новое исследование подробно описывает структуру критического фермента, присутствующего в SARS-CoV-2, коронавирусе, вызывающем COVID-19.
Этот фермент удаляет нуклеозидные противовирусные препараты из РНК вируса, делая многие методы лечения неэффективными. Ученые могли бы использовать данные, полученные в новом исследовании, чтобы найти способы ингибировать фермент, что, возможно, приведет к более эффективному лечению.
Коронавирус, вызывающий COVID-19, продемонстрировал стойкую способность противостоять большинству нуклеозидных противовирусных препаратов, но новое исследование, проведенное ученым из Университета штата Айова, может помочь преодолеть защиту вируса.
В исследовании, опубликованном недавно в рецензируемом журнале Science, подробно описывается структура критического фермента, присутствующего в SARS-CoV-2, коронавирусе, вызывающем COVID-19. Этот фермент, известный как экзорибонуклеаза для корректуры (или ExoN), удаляет нуклеозидные противовирусные препараты из РНК вируса, делая большинство противовирусных препаратов на основе аналогов нуклеозидов неэффективными. В новом исследовании представлены атомные структуры фермента ExoN, которые могут привести к разработке новых методов деактивации фермента и открыть дверь для лучшего лечения пациентов, страдающих COVID-19.
«Если бы мы смогли найти способ подавить этот фермент, возможно, мы сможем добиться лучших результатов в уничтожении вируса с помощью существующих нуклеозидных противовирусных препаратов. Понимание этой структуры и молекулярных деталей того, как работает ExoN, может помочь направить дальнейшую разработку противовирусных препаратов», — сказал Ян Ян, ведущий автор исследования и доцент кафедры биохимии, биофизики и молекулярной биологии им. Роя Дж. Карвера в Университете штата Айова.
SARS-CoV-2 — это РНК-вирус, что означает, что его генетический материал состоит из рибонуклеиновой кислоты. Когда вирус реплицируется, он должен синтезировать РНК. Но геном вируса необычно велик по сравнению с другими РНК-вирусами, что создает относительно высокую вероятность возникновения ошибок во время синтеза РНК. Эти ошибки проявляются в виде несовпадения нуклеотидов, и слишком большое количество ошибок может помешать распространению вируса.
Но фермент ExoN действует как корректор, распознавая несоответствия в вирусной РНК и исправляя ошибки, возникающие во время синтеза РНК, сказал Ян. По его словам, этот фермент присутствует только в коронавирусах и некоторых других близкородственных вирусных семействах.
Тот же самый процесс, который устраняет ошибки репликации, также устраняет противовирусные агенты, доставляемые методами лечения, обычно используемыми для борьбы с другими РНК-вирусами, такими как ВИЧ, ВГС и вирус Эбола, что частично объясняет, почему SARS-CoV-2 так трудно лечить, сказал Ян.
Но Ян и его коллеги использовали криогенную электронную микроскопию, метод, при котором образцы мгновенно охлаждаются до криогенных температур в стекловидном льду, чтобы сохранить их естественные структуры и детализировать структуру фермента. Понимание этой структуры может позволить развитие молекул, которые связываются с ферментом и выводят его из строя. Ян сказал, что это следующий шаг для его лаборатории и его коллег. По словам Янга, обнаружение такой молекулы может сделать вирус более восприимчивым к недавно разработанным противовирусным препаратам. Или это может позволить оптимизировать существующие антивирусные препараты, такие как Ремдесивир.
Скотт Беккер, аспирант ISU кафедры биохимии, биофизики и молекулярной биологии им. Роя Дж. Карвера, также внес свой вклад в исследование. В исследовании также приняли участие ученые из Йельского университета и Института Хормеля при Университете Миннесоты.