Antibody Binding-site Conserved Across COVID-19 Virus Variants: The Structural Revelation Could Have Implications As A Therapeutic Target In All SARS-CoV-2 Variants

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Antistoffbindingssted bevart på tvers av COVID-19-virusvarianter: Den strukturelle avsløringen kan ha implikasjoner som et terapeutisk mål i alle SARS-CoV-2-varianter

Et forskningsteam fra Penn State fant at N-proteinet på SARS-CoV-2 er bevart på tvers av alle SARS-relaterte pandemiske koronavirus (øverst fra venstre: SARS-CoV-2, civet, SARS-CoV, MERS). Proteinet skiller seg fra andre koronavirus, for eksempel de som forårsaker forkjølelse (nederst, fra venstre: OC43, HKU1, NL63 og 229E). KREDITT Kelly Lab/Penn State

Abstrakt:
Et lite protein av SARS-CoV-2, koronaviruset som gir opphav til COVID-19, kan ha store implikasjoner for fremtidige behandlinger, ifølge et team av Penn State-forskere.

Antistoffbindingssted konservert på tvers av COVID-19-virusvarianter: Den strukturelle avsløringen kan ha implikasjoner som et terapeutisk mål i alle SARS-CoV-2-varianter

University Park, PA | Lagt ut 9. april 2021

Ved å bruke et nytt verktøysett med tilnærminger, avdekket forskerne den første fullstendige strukturen til Nucleocapsid (N)-proteinet og oppdaget hvordan antistoffer fra COVID-19-pasienter interagerer med dette proteinet. De fastslo også at strukturen ser lik ut på tvers av mange koronavirus, inkludert nyere COVID-19-varianter – noe som gjør den til et ideelt mål for avanserte behandlinger og vaksiner. De rapporterte resultatene sine i Nanoscale.

"Vi oppdaget nye funksjoner om N-proteinstrukturen som kan ha store implikasjoner i antistofftesting og de langsiktige effektene av alle SARS-relaterte pandemiske virus," sa Deb Kelly, professor i biomedisinsk ingeniørfag (BME), Huck Chair in Molecular Biophysics og direktør for Penn State Center for Structural Oncology, som ledet forskningen. "Siden det ser ut til at N-proteinet er bevart på tvers av variantene av SARS-CoV-2 og SARS-CoV-1, kan terapeutiske midler designet for å målrette mot N-proteinet potensielt bidra til å slå ut de tøffere eller varige symptomene noen mennesker opplever."

De fleste av de diagnostiske testene og tilgjengelige vaksiner for COVID-19 ble designet basert på et større SARS-CoV-2-protein – Spike-proteinet – der viruset fester seg til friske celler for å starte invasjonsprosessen.

Pfizer/BioNTech- og Moderna-vaksinene ble utviklet for å hjelpe mottakere med å produsere antistoffer som beskytter mot Spike-proteinet. Kelly sa imidlertid at Spike-proteinet lett kan mutere, noe som resulterer i variantene som har dukket opp i Storbritannia, Sør-Afrika, Brasil og over hele USA.

I motsetning til det ytre Spike-proteinet, er N-proteinet innkapslet i viruset, beskyttet mot miljøbelastninger som får Spike-proteinet til å endre seg. I blodet flyter imidlertid N-proteinet fritt etter at det er frigjort fra infiserte celler. Det frittgående proteinet forårsaker en sterk immunrespons, som fører til produksjon av beskyttende antistoffer. De fleste antistofftestsett ser etter N-proteinet for å avgjøre om en person tidligere var infisert med viruset - i motsetning til diagnostiske tester som ser etter Spike-proteinet for å avgjøre om en person for øyeblikket er infisert.

"Alle ser på Spike-proteinet, og det er færre studier som utføres på N-proteinet," sa Michael Casasanta, førsteforfatter på papiret og en postdoktor i Kelly-laboratoriet. "Det var dette gapet. Vi så en mulighet - vi hadde ideene og ressursene til å se hvordan N-proteinet ser ut."

Til å begynne med undersøkte forskerne N-proteinsekvensene fra mennesker, samt forskjellige dyr som ble antatt å være potensielle kilder til pandemien, som flaggermus, civetter og pangoliner. De så alle like ut, men tydelig forskjellige, ifølge Casasanta.

"Sekvensene kan forutsi strukturen til hvert av disse N-proteinene, men du kan ikke få all informasjon fra en prediksjon - du må se den faktiske 3D-strukturen," sa Casasanta. "Vi konvergerte teknologien for å se en ny ting på en ny måte."

Forskerne brukte et elektronmikroskop for å avbilde både N-proteinet og stedet på N-proteinet der antistoffer binder seg, ved å bruke serum fra COVID-19-pasienter, og utviklet en 3D-datamodell av strukturen. De fant at antistoffbindingsstedet forble det samme på tvers av hver prøve, noe som gjør det til et potensielt mål å behandle mennesker med noen av de kjente COVID-19-variantene.

"Hvis et terapeutisk middel kan utformes for å målrette N-proteinbindingsstedet, kan det bidra til å redusere betennelsen og andre varige immunresponser på COVID-19, spesielt hos COVID-langhalere," sa Kelly, med henvisning til personer som opplever COVID-19-symptomer i seks uker eller lenger.

Teamet anskaffet rensede N-proteiner, som betyr at prøvene bare inneholdt N-proteiner, fra RayBiotech Life og påførte dem på mikrobrikker utviklet i samarbeid med Protochips Inc. Mikrobrikkene er laget av silisiumnitrid, i motsetning til et mer tradisjonelt porøst karbon, og de inneholder tynne brønner med spesielle belegg som tiltrekker N-proteinene til overflaten. Når de var klargjort, ble prøvene hurtigfryst og undersøkt gjennom kryo-elektronmikroskopi.

Kelly krediterte teamets unike kombinasjon av mikrobrikker, tynnere isprøver og Penn State sine avanserte elektronmikroskoper utstyrt med toppmoderne detektorer, tilpasset fra selskapet Direct Electron, for å levere den høyeste oppløsningsvisualiseringen av lavvektsmolekyler fra SARS -CoV-2 så langt.

"Teknologien kombinert resulterte i et unikt funn," sa Kelly. «Før var det som å prøve å se på noe frosset midt i innsjøen. Nå ser vi på det gjennom en isbit. Vi kan se mindre enheter med mange flere detaljer og høyere nøyaktighet."

# # #

Casasanta og Kelly er begge også tilknyttet Penn State's Materials Research Institute (MRI). Medforfattere inkluderer G.M. Jonaid, BME og Bioinformatics and Genomics Graduate Program i Penn State's Huck Institutes of the Life Sciences; Liam Kaylor og Maria J. Solares, BME og Molecular, Cellular, and Integrative Biosciences Graduate Program i Huck Institutes of the Life Sciences; William Y. Luqiu, MR og avdeling for elektro- og datateknikk ved Duke University; Mariah Schroen, MR; William J. Dearnaley, BME og MR; Jared Wilson, RayBiotech Life; og Madeline J. Dukes, Protochips Inc.

National Cancer Institute of the National Institutes of Health og Center for Structural Oncology i Huck Institutes of the Life Sciences ved Penn State finansierte dette arbeidet.

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Megan Lakatos
814-865-5544

@penn_state

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: