Die rod-like spike-Proteine auf der Oberfläche von SARS-CoV-2 sind die Speerspitze der COVID-19-Pandemie. Die Stacheln binden an menschlichen Zellen über den ACE2-rezeptor bindet und dann dramatisch ändern, Form, jack-stechen zur Sicherung der Zellmembran mit dem Corona-Virus handelt, ist die äußere Membran und öffnen die Tür zu coronavirus-Infektion. Eine Studie von Boston Children ‚ s Hospital für die erste Zeit, freeze-frames, die spike-protein in seiner „vor“ und „nach“ Formen.
Die Studie, veröffentlicht 21. Juli in der Wissenschaft, auch gefangen einige überraschung bietet der spike-protein, das ist auch das wichtigste protein gezielt durch unsere Antikörper und das protein in den meisten Impfstoffe nun in menschlichen Tests. Die Forscher, geführt von Bing Chen, Ph. D., glauben die unerwartete Eigenschaften kann helfen, SARS-CoV-2 verstecken sich vor dem Immunsystem und langes überleben in der Umwelt. Sie können auch Auswirkungen für Impfstoff und therapeutische Entwicklung.
Mit der Technik der Kryo-Elektronen-Mikroskopie, Chen und Kollegen in Boston Kinder Abteilung für Molekulare Medizin gegründet, die Struktur des spike-proteins vor und nach der fusion der virus-und Zellmembran. In der „nach“ post-fusion-Zustand, das protein nimmt eine starre Haarnadel-Form gefaltet auf sich selbst, die Sie zeigten.
Faszinierend fanden Sie auch, dass das spike-protein geht manchmal von seiner ursprünglichen „vor“ der Form in die „nach“ – form, die vorzeitig, ohne die virus-Bindung an den ACE2-rezeptor.
„Wir schlagen vor, dass es zwei Routen für die konformationsänderungen,“ sagt Chen. „Man ist ACE2 abhängig, und können das virus in eine Wirtszelle. Die zweite ist die ACE2 unabhängig.“
Eine coronavirus-Abwehrmechanismus?
Als Ergebnis der spontanen Form zu ändern, coronavirus-Partikel tragen oft beide Formen des spike-proteins, mit dem starr „nach“ form vorspringender, etwas mehr von der virus-Oberfläche. Chen schlägt vor, dass in der Lage zu übernehmen, in diese Alternative Form, auch ohne Bindung an eine Zelle, die möglicherweise helfen, SARS-CoV-2 lebensfähig in der Umwelt, verhindern, dass es brechen, wenn er landet auf einer Oberfläche, zum Beispiel. Das könnte erklären, warum das virus scheint, um wirtschaftlich zu bleiben auf verschiedenen Oberflächen für Stunden bis Tage.
„Die meisten Viren nicht lange überleben außerhalb des Wirtes,“ sagt Chen. „Wir denken, dass die starre Struktur dieser post-fusion-spikes schützt das virus.“
Die Umgehung der immun-Detektion
Die Forscher spekulieren, dass einige Spitzen davon ausgehen, das post-fusion-form vorzeitig, kann auch schützen SARS-CoV-2 von unserem Immunsystem, induzieren Antikörper, die nicht-Neutralisierung und ineffizient, mit dem virus. Im Effekt, der post-fusion-spikes können als Lockvögel, die ablenken das Immunsystem.
Das team war auch überrascht zu finden, dass die post-fusion-Spitzen, ähnlich wie die pre-fusion-spikes, haben Glykane, oder Zucker-Moleküle, die an gleichmäßig beabstandeten Orten auf Ihrer Oberfläche. Glykane sind ein weiteres feature, das hilft, das virus zu vermeiden, immun-Detektion.
Chen glaubt, dass sein team die Ergebnisse haben Implikationen für die Impfstoffentwicklung. Er stellt fest, dass die aktuelle Impfstoff-Formulierungen, die die Verwendung von spike-protein zu stimulieren das Immunsystem, haben unterschiedliche Mischungen der pre – und post-fusion bildet, und dass schränkt dies Ihre schützende Wirksamkeit.
„Wir müssen darüber nachdenken, wie die Stabilisierung des spike-proteins“, sagt er. „Wenn das protein nicht stabil ist, können Sie in der Lage zu induzieren Antikörper, aber Sie sind weniger wirksam hinsichtlich der Blockierung der virus. Es kann batch-to-batch-variation.“
Aufbauend auf den Erfahrungen mit HIV
Chen vielen Jahren der Forschung auf HIV haben dazu beigetragen, dass sein team ein Bein auf das Studium SARS-CoV-2. Beide Viren sind was ist bekannt als envelope-Viren, benötigen zur Sicherung Ihrer Membranen mit denen der Zellen, die Sie suchen zu geben. Beide verwenden die gleiche Buchse-Messerstecherei Form zu ändern, und beide haben die spike-Proteine auf Ihrer Oberfläche, sind dekoriert mit Zucker. Schließlich HIV-Impfstoff-Entwicklung ist geprägt von der Herausforderung, die Entwicklung von neutralisierenden Antikörpern—auch hier lenkt das Immunsystem in die Erstellung mehrerer Antikörper, die nicht heruntergefahren das virus.