اشعه X اندازه ساختار پروتئین در 'قلب' از COVID-19 ویروس

یک تیم از محققان در وزارت انرژی اوک ریج و آرگون آزمایشگاه های ملی انجام شده است برای اولین بار در دمای اتاق اندازه گیری اشعه ایکس در SARS-CoV-2 اصلی پروتئاز -- آنزیم قادر می سازد که این ویروس به تکثیر.

X-ray اندازه گیری و علامت گذاری اولین گام مهم در راستای هدف نهایی از ساختمان جامع 3D مدل آنزیمی پروتئین است. مدل استفاده خواهد شد برای پیشبرد ابر شبیه سازی با هدف پیدا کردن مواد مخدر بازدارنده برای جلوگیری از این ویروس تکرار و ساز و کمک به پایان دادن COVID-19 بیماری همه گیر. تحقیقات خود نتایج در دسترس عموم و منتشر شده در مجله Nature Communications.

SARS-CoV-2 است که ویروس عامل این بیماری COVID-19. ویروس بازتولید با ابراز زنجیره طولانی از پروتئین است که باید برش کوچکتر به طول توسط آنزیم پروتئاز.

"این پروتئاز ضروری است برای ویروس چرخه زندگی. پروتئین است که به شکل یک ولنتاین, قلب, اما آن است که واقعا قلب از ویروس است که اجازه می دهد تا آن را به تکرار و گسترش یافته است. اگر شما پروتئاز را مهار و توقف قلب, ویروس نمی تواند تولید پروتئین های ضروری برای تکرار آن. به همین دلیل پروتئاز در نظر گرفته شده است از جمله مهم مواد مخدر هدف" گفت: ORNL را آندره Kovalevsky, مربوط, نویسنده. در حالی که ساختار شناخته شده است از cryogenically حفظ کریستال "این اولین بار است که ساختار این آنزیم اندازه گیری شده در دمای اتاق که مهم است زیرا آن را در نزدیکی فیزیولوژیکی متوسط که در آن سلول ها به کار گیرند."

ساخت یک مدل کامل از ساختار پروتئین نیاز به شناسایی هر یک از عناصر در درون ساختار و چگونه آنها مرتب شده اند. اشعه X-ایده آل برای تشخیص عناصر سنگین مانند کربن ، نیتروژن و اکسیژن اتم. به دلیل شدت اشعه X و پرتوهای در مقیاس بزرگ synchrotron امکانات نمونه های بیولوژیکی به طور معمول باید cryogenically منجمد به حدود 100 K یا حدود منهای 280 درجه فارنهایت به مقاومت در برابر تابش طولانی به اندازه کافی برای داده ها جمع آوری می شود.

به گسترش عمر متبلور پروتئین نمونه ها و اندازه گیری آنها را در دمای اتاق ORNL محققان رشد بلورهای بزرگتر از مورد نیاز برای synchrotron کریو-مطالعات و مورد استفاده در خانه X-ray دستگاه است که ویژگی های کمتر شدید پرتو.

"رشد پروتئین کریستال و جمع آوری داده ها است که خسته کننده و وقت گیر روند. در آن زمان به طور معمول طول می کشد برای آماده سازی و کشتی نمونه به یک synchrotron ما قادر به رشد کریستال ها را اندازه گیری و شروع به تجزیه و تحلیل داده ها" گفت: ORNL دانیل Kneller مطالعه را اولین نویسنده. "و هنگامی که وجود دارد یک بیماری همه گیر با بسیاری از دانشمندان بسیج به مطالعه این مشکل وجود دارد نه یک روز را به فراغت."

این آنزیم پروتئاز متشکل از زنجیره ای از اسیدهای آمینه با یک الگوی تکرار نیتروژن-کربن-اتم کربن که به شکل ستون فقرات از پروتئین است. گروه جانبی اسید آمینه بلوک های ساختمان یا "باقیمانده" گسترش از هر مرکزی ستون فقرات اتم های کربن. آنزیم خورده است به یک خاص شکل 3D, ایجاد, جیب ویژه که در آن یک مولکول دارو خواهد پیوست.

این مطالعه نشان داد ساختاری قابل توجه نابرابری بین جهت گیری های ستون فقرات و برخی از باقی مانده در اتاق با درجه حرارت و برودتی نمونه. تحقیقات نشان می دهد که انجماد کریستال مارس معرفی ساختاری آثار است که می تواند نتیجه در کمتر درک دقیق از پروتئاز ساختار.

این تیم نتایج به اشتراک گذاشته شده با محققان به رهبری ORNL-دانشگاه تنسی فرماندار صندلی Jeremy Smith, که در حال انجام مخدر docking شبیه سازی با استفاده از اجلاس سران در ORNL -- ملت سریعترین ابر رایانه ها است.

"آنچه محققان در حال انجام در اجلاس سران شناخته شده است که مصرف مواد مخدر و ترکیبات و تلاش برای محاسباتی اتصال آنها را به اصلی پروتئاز برای مبارزه با مواد مخدر repurposing و همچنین به دنبال جدید منجر به بالقوه دیگر نامزدهای مواد مخدر" گفت: ORNL نویسنده مسئول لیتون Coates. "ما دمای اتاق داده است که استفاده می شود برای ایجاد یک مدل دقیق برای آن شبیه سازی و بهبود طراحی دارو فعالیت است."

محققان گام بعدی در تکمیل مدل 3D از SARS-CoV-2 اصلی پروتئاز است که با استفاده از پراکندگی نوترون در ORNL بالا شار ایزوتوپ راکتور و Spallation نوترون منبع. نوترون های ضروری در محل اتم هیدروژن که نقش مهمی در بسیاری از کاتالیزوری توابع و طراحی دارو تلاش.

این پروتئاز پلاسميد DNA استفاده می شود تا آنزیم ارائه شده توسط آرگون را ساختاری زیست شناسی مرکز در حوزه پیشرفته فوتون منبع. تبلور پروتئین های مورد استفاده در X-ray scattering آزمایش های انجام شده در ORNL مرکز ساختاری و زیست شناسی مولکولی.

در علاوه بر این به Kovalevsky, Kneller و Coates, مقاله نویسندگان هستند ORNL را Gwyndalyn فیلیپس, Hugh M. اونیل و پل Langan; و آرگون را رابرت Jedrzejczak لوسی Stols و آندره Joachimiak.

###

این کار تامین شده بود ORNL آزمایشگاه به کارگردانی تحقیق و توسعه برنامه های موسسه ملی آلرژی و بیماری های عفونی از موسسه ملی بهداشت و بنیاد ملی علوم با امکانات پشتیبانی از سازمان حفاظت محیط زیست را از علم است.

UT-Battelle LLC مدیریت ORNL برای سازمان حفاظت محیط زیست از علم است. از علم است بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و کار به آدرس برخی از مبرم ترین چالش های زمان ما. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید http://science.انرژی.gov/.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.