Коронавирус имеет особенно здоровенный геном вируса в своем классе, состоящий из 30, 000 строительные блоки. Это должно создавать важные проблемы, когда дело доходит до копирования его генетического материала, но мы знаем из заразительной природы вируса, ответственного за COVID – 19, что это не не кажется проблемой в частности.
Теперь группа исследователей из Института биофизической химии им. Макса Планка в Геттингене, Германия, выяснила, как вирусу удается реплицировать свою РНК, когда он заражает клетки и захватывает их биологические машины для своих собственных целей.
Их работа раскрыла трехмерную структуру вирусной полимеразы – фермента, ответственного за копирование. генетический материал вируса и центральный компонент в жизненных циклах вирусов.
Полимеразы необходимы для репликации вирусов и поэтому являются чрезвычайно благоприятной мишенью для развития противовирусной терапии.
«Ввиду нынешней пандемии мы хотели помочь», – заявил Патрик Крамер, директор Макса Планка. «У нас большой опыт изучения полимераз».
«Мы были удивлены, обнаружив, что структура полимеразы коронавируса особенная – она отличается от других структур, которые мы исследовали до сих пор», – объясняет Хауке Хиллен.
Это была чрезвычайно сложная работа. Химики Макса Планка тщательно очистили три белка, которые после некоторой оптимизации могли восстановить полимеразу в пробирке. Затем исследователи применили специальный тест, который они разработали, чтобы определить активность полимеразы коронавируса.
Наконец, ученые использовали электронный микроскоп, чтобы увеличить крошечный образец более чем 100, 000 – раз. После 10 дней круглосуточной фотосъемки исследователям еще не удалось получить детальную картину фермента, который коронавирус использует для репликации своего генетического материала. материал.
Но их усилия в итоге окупились.
«Один образец выглядел по-другому, как-то странно. Нашей первой мыслью было отказаться от нее. К счастью, мы этого не сделали: этот образец в целом предоставил нам высококачественные данные, в которых мы нуждались», – сказал Дмитрий Тегунов, который отвечал за обработку больших объемов данных изображений за короткое время.
По мнению исследователей, полимераза коронавируса связывается с РНК, как и любой другой известный вирус, с заметным отличием. У полимеразы есть дополнительный элемент, который она использует для связывания с РНК до тех пор, пока не скопирует генетический материал, поэтому преодолевает главную проблему копирования довольно длинного генома.
Как только они сделали свои выводы, исследователи немедленно опубликовали их в Интернете на сервере препринтов, учитывая срочность кризиса COVID – 19.
«Мы хотели немедленно поделиться своими результатами с международным научным сообществом, чтобы ускорить процесс, теперь, когда мы находимся в середине пандемии», – сказал Лукас Фарнунг, соавтор нового исследования и будущий профессор Гарвардского университета.
Путь к антивирусным препаратам против коронавируса
В прошлом вирусные полимеразы подвергались противовирусной терапии. Подавление функции полимеразы заключается в том, как много очень эффективных лекарств работают, например, против вируса гепатита С (ВГС), герпесвирусов, ВИЧ, вируса гепатита В (ВГВ) и вируса гриппа.
Имея эту важную информацию на атомном уровне, ученые могут начать понимать, как противовирусные вещества могут блокировать распространение коронавируса.
«Многие надежды возлагаются на ремдесивир, который напрямую блокирует полимеразу. С имеющейся структурой можно было бы оптимизировать существующие вещества, такие как ремдесивир, и улучшить их действие. Но мы также хотим искать новые вещества, способные остановить вирусную полимеразу», – говорит Крамер.