SARS-CoV-2 başak proteini üzerinde glikosilasyon çalışması

Share

Tweet

Share

Share

Email

Comments

Mevcut COVID-19 krizinin ilk yakınlaşması, 2019'un son gününde yayınlanan bir Çin şehrinde Wuhan adlı bilinmeyen bir ajanın neden olduğu ciddi pnömonik hastalık haberleri ile geldi. Bunu takiben, araştırmacılar yeni bir koronavirüs olmasının nedenini buldular , şimdi ciddi akut solunum sendromu koronavirüs 2 denilen önceki SARS virüsü ile yakından ilişkilidir.

Yaklaşık 11,8 milyon bildirilen vaka arasında 543.000'den fazla can alan bu küresel enfeksiyonun daha da yayılmasını önlemek için etkili bir aşı veya tedavi geliştirme çabaları devam etmektedir. Viral partikülün ayrıntılı yapısı, yüksek seviyelerde spesifik nötralize edici antikorları ortaya çıkaracak etkili bir aşı üretilmesinde hayati öneme sahiptir.

Spike Protein Analizi

Virüs, adını glikoproteinden oluşan sayısız sivri uçtan alır. Transmembran başak (S) proteini, viral giriş sürecini tetiklemek için konak hücre yüzeyi üzerinde anjiyotensin dönüştürücü enzim (ACE) 2 ile birleşir. ACE2 reseptörü aynı zamanda bir glikoproteindir ve bu nedenle şeker kalıntıları, bu proteinlerin etkileşiminde önemli bir rol oynar.

Başak, her biri S1 ve S2 alt birimlerine sahip olan üç S proteininin veya protomerin bir trimeri olarak bulunur. S1, ACE2 reseptörüne bağlanırken, S2, virüsün viral girişi başlatmak için konakçı hücre membranı ile füzyonundan sorumludur.

SARS-CoV ve SARS-CoV-2, ACE2 reseptörünü paylaşırken, afiniteleri önemli ölçüde değişir, ikincisi 10 kat ila 20 kat daha yüksek afinite gösterir. Bu yine glikosilasyon kalıplarına kadar takip edilebilir.

Ağır S Protein Glikosilasyonu

SARS-CoV-2, tahmin edilen 3 O-glikosilasyon ile 22 veya daha fazla N-glikan tortusu taşır. Ancak, bunların sonuncusu henüz kanıtlanmamıştır. En son veriler 20/22 N-glikosilasyon bölgelerinde karmaşık, multimoleküler kısa mannoz zincirlerini göstermektedir. Araştırmacılar ayrıca S1 / S2 arayüzündeki furin klevaj bölgesinden ayrı bir yerde bir O-glikopeptid rapor ettiler.

N-Glikan Yapısal Motifler

Baskı öncesi sunucusu bioRxiv * üzerinde yayınlanan Georgetown Üniversitesi ve Waters Corporation'daki bilim adamları tarafından yapılan yeni bir çalışma, çeşitli alanlarda şekerleri analiz ederek, şimdiye kadar tanımlanan O ve N glikanlarda tekrarlanan yapıları vurgulayarak, laboratuvar hücre hattı. Araştırmacılar, mannoz, hibrit ve kompleks şeker kalıntıları içeren başak proteininin 17 N-glikanını belirlediler.

N-bağlı şeker için bağlanma yeri dizisini (sekansı) oluşturan amino asitlerin çoğu tam olarak işgal edilirken, glikosile edilmemiş iki tane ve yüksek mannozlu şekerler tarafından işgal edilen bir tane buldular. Sekansların geri kalanı 15 glikonun merkezinde fukoz kalıntıları ile kompleks glikanlara bağlanır.

Çalışma ayrıca, işgal edilen tüm sekanslar üzerinde yapısal motifler, yani iki siyalik asit tortusu ile bir N-glikan içine asimetrik olarak bağlanmış bir LacdiNAc motifi buldu. Bu, m / z 366/407 iyonlarının varlığı nedeniyle LacNAc kalıntılarından farklıdır.

Araştırmacılar ayrıca, çekirdeğinde ve glikoproteinlerin dış kollarında çok sayıda fukoz kalıntısı gösteren polyLacNAc yapılarına sahip 6 N-glikan gördüler. 7 sekansta N-glikopeptidlerin dış kolları üzerinde 15 sekansın çekirdeğinde fukoz şekerlerinin ve dış kol fukosil kalıntılarının varlığını teyit edebildiler.

Açıklanan Farklılıklar

Bu bulgular, mevcut deneylerde kullanılan laboratuvar hücre hattının farklılığı veya analitik yöntemdeki değişiklik nedeniyle olabilen önceki çalışmalardan farklıdır. Birincisi, bu çalışma, parçalara bölünmek için dönüştürücüler kullanmadan modifiye edilmiş tam uzunlukta bir protein kullandı. Çalışma yöntemi potansiyel olarak analiz sonuçlarında farklılıklara neden olabilir.

Bununla birlikte, araştırmacılar, daha olası bir açıklama, iş akışlarının enerji kullanımı açısından optimizasyonunun daha yüksek bir yapısal analiz çözünürlüğü ürettiğini söylüyor. Bu, canlı organizmadaki belirli biyolojik rollerle bağlantılı önemli bir özellik olan yapısal motiflerin açıkça oluşturulmasına yardımcı oldu. Bununla birlikte, glikopeptid ile ilgili tüm bağlantılara ve izobarik yapılara tam bir güvenle tahsis edilememiştir.

Genel olarak, bilim adamları 6 glikopeptid üzerinde taşınan polyLacNAc motiflerinin varlığını gösterebildiler. Karmaşık glikanlar taşıyan tüm sekanslar bir dereceye kadar LacdiNAc taşıdı. N165 ve N1098 kalıntılarında, glikoformların% 50'sinden fazlası bu yapısal motiflerden oluşuyordu. Bu, aşı gelişimi için önemli olabilir, çünkü bu çalışmada kullanılan HEK293 hücre hattı, S glikoproteininin işlevini incelemek ve aşı adayları üretmek için yaygın olarak kullanılır.

O-Glikopeptid Analizi

Çalışma ayrıca daha önceki araştırmalar tarafından rapor edilen O-glikanları ve çekirdek-1 ve çekirdek-2 yapıları tarafından işgal edilen 8 glikoproteini tanımladı. N-glikanların aksine, site doluluk oranı% 1'den% 57'ye kadar değişkendir ve üçü için çok düşüktür.

S1 ve S2'nin arayüzünde yer alan SARS-CoV-2'nin yeni bir özelliği olan polibazik furin bölünme bölgesi, çekirdek-1 ve çekirdek-2 yapıları ile yakınlarda bir T678 kalıntısına ve% 13 doluluk oranına sahiptir. Bu biyolojik olarak önemlidir, çünkü bir proteinin konvertaz yarılma yerlerinden önce meydana gelen O-glikanlar, protein yarılmasının düzenlenmesinde rol oynar ve hatta S proteininin bu virüs içindeki aktivasyon hızını etkileyebilir.

Diğer saha tanımlama araçlarını kullanarak, O-glikanların işgal ettiği 9 O-glikoprotein buldular. T678 tortusu, birincil işgal edilen bölgedir; z6, z4 içermezken bir glikan taşırken, peptit hem çekirdek-1 hem de çekirdek-2 tortularına sahiptir. Çeşitli O-glikoproteinlerin daha yapısal detaylarını oluşturdular. Bunların fonksiyonel önemi henüz belirlenmemiştir.

Gelecekteki yönlendirmeler

Genel olarak, çalışma, glikosilasyonun bu virüsdeki başak proteininin işlevi üzerindeki etkisi üzerine daha fazla araştırmayı teşvik edecektir.

Çalışma, “N-glikopeptidlerle ilişkili LacdiNAc ve polyLacNAc yapısal motiflerini ilk kez çözdük ve başak glikoproteininin furin klevaj bölgesinin yakınında bir glikopeptid içeren yeni O-glikopeptidleri belirledik.”

* 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.