COVID-19 바이러스 변종에서 보존된 항체 결합 부위: 구조적 계시는 모든 SARS-CoV-2 변종에서 치료 표적으로서 시사점을 가질 수 있음

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Penn State 연구팀은 SARS-CoV-2의 N 단백질이 모든 SARS 관련 유행성 코로나바이러스에 걸쳐 보존된다는 사실을 발견했습니다(상단 왼쪽부터: SARS-CoV-2, 사향고양이, SARS-CoV, MERS). 이 단백질은 일반 감기를 유발하는 코로나바이러스(아래, 왼쪽부터: OC43, HKU1, NL63 및 229E)와 같은 다른 코로나바이러스와 다릅니다. 신용 Kelly Lab/Penn State

요약 :
펜실베이니아 주립대 연구팀에 따르면, 코로나2를 일으키는 코로나바이러스인 SARS-CoV-19의 작은 단백질이 향후 치료에 큰 영향을 미칠 수 있다고 합니다.

코로나19 바이러스 변종 전반에 걸쳐 보존된 항체 결합 부위: 구조적 밝혀짐은 모든 SARS-CoV-2 변종에서 치료 표적으로서의 의미를 가질 수 있음

펜실베니아주 유니버시티 파크 | 게시일: 9년 2021월 XNUMX일

과학자들은 새로운 접근법 툴킷을 사용하여 뉴클레오캡시드(N) 단백질의 최초 전체 구조를 밝혀냈고 코로나19 환자의 항체가 해당 단백질과 어떻게 상호작용하는지 발견했습니다. 그들은 또한 구조가 최근 코로나19 변종을 포함해 많은 코로나바이러스에서 유사하게 나타나 고급 치료법과 백신의 이상적인 표적이 된다고 판단했습니다. 그들은 결과를 Nanoscale로 보고했습니다.

"우리는 항체 테스트와 모든 SARS 관련 전염병 바이러스의 장기적인 영향에 큰 영향을 미칠 수 있는 N 단백질 구조에 대한 새로운 특징을 발견했습니다."라고 분자 생물물리학의 Huck 의장이자 생체의학 공학(BME) 교수인 Deb Kelly는 말했습니다. 그리고 연구를 이끈 펜실베니아 주립 구조 종양학 센터 소장입니다. "N 단백질은 SARS-CoV-2 및 SARS-CoV-1의 변종 전반에 걸쳐 보존되는 것으로 나타나므로 N 단백질을 표적으로 삼도록 설계된 치료법은 잠재적으로 일부 사람들이 경험하는 더 가혹하거나 지속적인 증상을 없애는 데 도움이 될 수 있습니다."

대부분의 코로나19 진단 테스트와 사용 가능한 백신은 바이러스가 침입 과정을 시작하기 위해 건강한 세포에 부착되는 더 큰 SARS-CoV-2 단백질(스파이크 단백질)을 기반으로 설계되었습니다.

Pfizer/BioNTech 및 Moderna 백신은 수혜자가 스파이크 단백질로부터 보호하는 항체를 생성하도록 돕기 위해 설계되었습니다. 그러나 스파이크 단백질은 쉽게 돌연변이를 일으킬 수 있어 영국, 남아프리카, 브라질 및 미국 전역에서 변종이 나타날 수 있다고 Kelly는 말했습니다.

외부 스파이크 단백질과 달리 N 단백질은 바이러스에 둘러싸여 스파이크 단백질을 변화시키는 환경적 압력으로부터 보호됩니다. 그러나 혈액에서는 N 단백질이 감염된 세포에서 방출된 후 자유롭게 떠다닙니다. 자유롭게 돌아다니는 단백질은 강력한 면역 반응을 일으켜 보호 항체를 생성합니다. 대부분의 항체 테스트 키트는 사람이 이전에 바이러스에 감염되었는지 확인하기 위해 N 단백질을 찾습니다. 이는 사람이 현재 감염되었는지 확인하기 위해 스파이크 단백질을 찾는 진단 테스트와는 대조적입니다.

논문 제XNUMX저자이자 켈리 연구소의 박사후 연구원인 마이클 카사산타(Michael Casasanta)는 “모든 사람이 스파이크 단백질을 보고 있으며 N 단백질에 대해 수행되는 연구는 거의 없습니다.”라고 말했습니다. “이런 공백이 있었어요. 우리는 기회를 보았습니다. 우리는 N 단백질이 어떻게 생겼는지 확인할 수 있는 아이디어와 자원을 갖고 있었습니다.”

처음에 연구자들은 인간뿐만 아니라 박쥐, 사향 고양이, 천산갑과 같이 전염병의 잠재적 원인으로 생각되는 다양한 동물의 N 단백질 서열을 조사했습니다. Casasanta에 따르면 그들은 모두 비슷해 보이지만 뚜렷하게 달랐습니다.

Casasanta는 "서열은 이러한 N 단백질 각각의 구조를 예측할 수 있지만 예측에서 모든 정보를 얻을 수는 없습니다. 실제 3D 구조를 볼 필요가 있습니다"라고 말했습니다. “새로운 것을 새로운 방식으로 보기 위해 기술을 융합했습니다.”

연구진은 코로나19 환자의 혈청을 사용해 전자현미경을 사용해 N 단백질과 항체가 결합하는 N 단백질 부위를 모두 이미지화하고 구조의 3D 컴퓨터 모델을 개발했다. 그들은 항체 결합 부위가 모든 샘플에서 동일하게 유지되어 알려진 코로나19 변종에 걸린 사람들을 치료할 수 있는 잠재적인 표적이 된다는 것을 발견했습니다.

켈리는 코로나19 증상을 경험하는 사람들을 언급하며 "만약 N 단백질 결합 부위를 표적으로 삼도록 치료제를 설계할 수 있다면 특히 코로나19 장거리 이동자에게 코로나XNUMX에 대한 염증과 기타 지속적인 면역 반응을 줄이는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. XNUMX주 이상 동안.

팀은 RayBiotech Life로부터 정제된 N 단백질(즉, 샘플에 N 단백질만 포함되어 있음)을 조달하여 이를 Protochips Inc.와 협력하여 개발한 마이크로칩에 적용했습니다. 마이크로칩은 전통적인 다공성 탄소와 달리 질화규소로 만들어졌으며, N 단백질을 표면으로 끌어들이는 특수 코팅이 있는 얇은 우물. 일단 준비되면 샘플을 급속 냉동하고 저온 전자 현미경을 통해 검사했습니다.

Kelly는 자신의 팀이 마이크로칩, 더 얇은 얼음 샘플, Direct Electron에서 맞춤 제작한 최첨단 검출기를 갖춘 Penn State의 고급 전자 현미경을 독특하게 결합하여 SARS의 저중량 분자에 대한 최고 해상도 시각화를 제공했다고 평가했습니다. -지금까지 CoV-2.

Kelly는 “기술의 결합으로 독특한 발견이 탄생했습니다.”라고 말했습니다. “예전에는 호수 한가운데 얼어붙은 것을 보려고 하는 것 같았어요. 이제 우리는 얼음 조각을 통해 그것을 보고 있습니다. 우리는 더 많은 세부 정보와 더 높은 정확도로 더 작은 개체를 볼 수 있습니다.”

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Casasanta와 Kelly는 둘 다 Penn State의 재료 연구소(MRI)에도 소속되어 있습니다. 공동 저자로는 GM Jonaid, BME 및 Penn State의 Huck Institutes of the Life Sciences의 생물정보학 및 유전체학 대학원 프로그램이 있습니다. Liam Kaylor와 Maria J. Solares, Huck Institutes of the Life Sciences의 BME 및 분자, 세포 및 통합 생명과학 대학원 프로그램; William Y. Luqiu, Duke University 전기 및 컴퓨터 공학과 MRI 및 학과; 머라이어 슈론, MRI; William J. Dearnaley, BME 및 MRI; Jared Wilson, RayBiotech Life; 및 Madeline J. Dukes, Protochips Inc.

국립보건원(National Institutes of Health) 산하 국립암연구소(National Cancer Institute)와 펜실베이니아주립대학교 생명과학연구소(Huck Institutes of the Life Sciences) 산하 구조종양센터(Centre for Structural Oncology)가 이 연구에 자금을 지원했습니다.

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연락처 :
메간 라카 토스
814-865-5544

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