Yüzeyini koruyan mobil glikanlarla kaplı SARS-CoV-2'nin başak proteinleri

Share

Tweet

Share

Share

Email

Comments

COVID-19 salgını binlerce can alıyor ve dünya çapında görülme sıklığı yüz binlerce olarak ölçülüyor. Bu büyüyen tehdide karşı koymak için antiviraller ve aşılar acilen aranmaktadır. Şimdi, Temmuz 2020'de bioRxiv * ön baskı sunucusunda yayınlanan SARS-CoV-2 başak proteininin yapısal dinamikleri üzerine yeni bir çalışma, aşıların geliştirilmesi için bağışıklık hedefleri olabilecek epitoplar hakkında rapor vermektedir.

SARS-CoV-2 ve Glikosilasyon

Virüs, yüzeyinde, insan anjiyotensin dönüştürücü enzim (ACE) 2 reseptörüne bağlanmasından sorumlu olan trimerik bir başak proteini olan zarflı bir virüstür. Bu, viral membranın konakçı hücre zarıyla kaynaştığı ve virüsün konakçı hücreye girdiği, bir postfüzyon durumuna geçiş yapar.

Spike proteininin bol glikan kalıntıları, antikorların onu hedeflemesini önler ve ilaçların erişimini de engeller. Bu nedenle, bu çalışma Spike (S) proteininin yapısal değişikliklerini ve glikan kaplamadaki dinamik değişikliği yakalamayı amaçlamıştır. Araştırmacılar, glikosile S proteininin canlı bir resmini boyamak ve özellikle virüsün konakçı hücreye füzyonundan sorumlu olan S2 alt biriminde aday immünojenik epitopları tanımlamak için moleküler dinamikler (MD) simülasyonları kullandılar.

Spike Protein Erişilebilirliği

Antikorların, kendilerine bağlanmak için epitoplara erişimi olmalıdır. Mevcut analiz, yoğun glikan kalkanının S proteininin antikorlara erişimini önemli ölçüde azalttığını gösterdi. Herhangi bir zamanda, sivri yüzeyinin sadece küçük bir kısmı aslında bu şeker kalıntıları ile kaplıdır, ancak o kadar dinamiktirler ki tüm yüzeyi etkili bir şekilde korurlar. Bu hem ışın analizi hem de Fab yerleştirme çalışmaları ile görülmüştür.

En önemli koruyucu etkiler, glisinlenmemiş HR2 bobininin antikor saldırısına neredeyse tamamen açık olduğu membrana en yakın kısımda görülür. Yine de, glikosilasyon ile Fab fragmanı ve diğer büyük moleküller tarafından erişilemez hale gelir.

Spike Protein Sertliği

S proteininin, antikora kuvvetli ve spesifik olarak bağlanan hem sert hem de yapılandırılmış bölgelere ve dinamik bölgelere sahip olduğu bulunmuştur. Reseptör bağlanma alanı (RBD) ve yakın bölgeler benzer şekilde esnektir, bu da hem açık hem de kapalı durumlarda peptit zinciri yapısında belirgin farklılıklar gösteren araştırmaları destekler.

Öte yandan, füzyon peptidini kapsayan S2 alanı, molekülün bu kısmını ön-yapılandırma konfigürasyonunda sabit tutmak için gerekli olabilecek katı protein yapılarına sahiptir.

Spike Protein Korunması

Araştırmacılar, kaçış mutasyonlarının ortaya çıkmasını önlemek ve yeni suşların çoğalmasına ve baskın hale gelmesine izin vermek için nispeten stabil epitoplara karşı antikorlar üreten aşılar geliştirmenin önemini vurgulamaktadır. Mevcut analiz, S proteininin yüksek oranda korunduğunu ve mevcut büyük veritabanlarında bu proteindeki amino asitlerin yarısından fazlası için hiçbir varyasyon bulunmadığını buldu.

İmmünojenikliği Tahmin Etme

Araştırmacılar, “Korunmuş, katı ve erişilebilir bölgeler genel olarak protein ortaklarının bağlanması için iyi adaylar sunuyor” dedi. Bu özellikleri kullanarak 4'ü bilinen 9 aday epitop ve kalan yeni epitopları buldular. Hepsi, esnek ve erişilemeyen sap bölgesinin aksine, molekülün yapılandırılmış bir kısmı olan başak proteininin baş bölgesinde idi.

Önceki Araştırmalarla Anlaşma

Önceki bir araştırmacı ekibi, nötrleştirici CR3022 antikorunun, S proteinin ekto alanına, ACE2 bağlanma bölgesinin ötesindeki bir epitopta bağlandığını keşfetti. Bu bağlanmayı sağlamak için, üç S protomerinden en az ikisi açık konfigürasyonda olmalıdır. Bu epitop, mevcut analizde ve CB6, H104 ve S309 gibi diğer antikorlara bağlanan epitoplarda geri kazanılır.

Diğer epitoplardan ikisi de, araştırmacıların sözleriyle, “epitop tanımlama metodolojimizin sağlam olduğunu” gösteren, antikorları nötralize ettiği bildirilen RBD bağlanma alanlarıyla eşleşir.

Glikosilasyon Siteleri Açığa Çıktı

Çalışma ayrıca, farklı glikosilasyon modellerinin proteinin erişilebilirliği üzerindeki etkisi üzerine daha önce yapılan araştırmaları doğruladı ve sürdürdü. Tek başına mannozun dahil olup olmadığını veya tam glikan kalkanının dikkate alındığını, Fab'ın sırasıyla% 60 ve% 80 etkili bir şekilde bloke edildiğini bulmuşlardır.

Araştırmacılar, “hafif bir glikan kapsama alanının bile proteinin antikor erişilebilirliğini önemli ölçüde azalttığını” söylüyorlar.

İmmünojenik Epitopların Özellikleri

İlk üç epitopun, beta-katlanmış ipliklerin yanı sıra esnek ilmeklere sahip olduklarını buldular. Bir sonraki, beş iplikçikli bir beta tabakasında yatan, çok kararlı bir düzenleme olan, diğeriyle çevrili bir alfa sarmalındaydı.

Sonraki ikisi, RBD'nin S proteini üzerindeki apikal kısmında, çoğunlukla açık ve kapalı durumlarda konformasyonel değişiklikler gösteren esnek döngülerdir. Diğerleri uzun ve kısa esnek halkalardan veya sabit bir sarmaldan oluşur.

Gelecek Aşı Tasarımı

Araştırmacılar, sağlam bir immünojenik profil sağlamak için tanımlanan epitopları sunmaya çalıştılar. Bu proteinler bağımsız olarak katlanırsa, S proteini farklı alanlardan oluştuğu için epitopları koruyabileceklerini ve böylece antikorların bir aşı tarafından ortaya çıkmasına izin verebileceklerini söylüyorlar. Bu, belki de sekansları uygun şekilde modifiye ederek sunulabilir.

Çalışma şu sonuca varıyor: “Bu makalede ortaya koyduğumuz yaklaşım, tüm beta ailesine karşı geniş korumayı garanti eden evrensel bir aşı üretmek amacıyla çeşitli betacoronavirüslerin entegre analizinden elde edilen epitopları tahmin etmek için genişletilebilir.”

* Önemli Uyarı

bioRxiv hakemli olarak gözden geçirilmeyen ve bu nedenle kesin, klinik uygulama / sağlıkla ilgili davranışlara yol göstermeyen veya yerleşik bilgi olarak değerlendirilmemesi gereken ön bilimsel raporlar yayınlar.