واقعی‌ترین تصویر از ساختار پروتئین خوشه‌ای کروناویروس

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، کروناویروس مملو از خوشه‌های پروتئینی است که به گیرنده‌های روی سلول‌های قربانیان متصل می‌شوند و نخستین گام را در عفونت برمی‌دارند. دانشمندان، نخستین تصویر دقیق‌تر را از این خوشه‌ها در حالت طبیعی ارائه داده‌اند که آنها را در حالی که هنوز به ویروس متصل هستند و بدون استفاده از تثبیت‌کننده‌های شیمیایی که ممکن است شکل آنها را مخدوش کند، نشان می‌دهد.

به گفته پژوهشگران، این روش که "میکروسکوپ الکترونی کرایو"(cryo-EM) و محاسبه را با هم ادغام می‌کند، شاید بتواند تصاویر سریع‌تر و واقعی‌تری را از عفونت در رشته‌های گوناگون کروناویروس ارائه دهد که گام مهمی در طراحی دارو و واکسن به شمار می‌رود.

"واه چیو"(Wah Chiu)، استاد "دانشگاه استنفورد"(Stanford University) و از پژوهشگران این پروژه گفت: مزیت این روش این است که هنگام تصفیه یک پروتئین و بررسی آن به صورت جداگانه، به بررسی آن در تعامل با ذره ویروس می‌پردازید. شاید پروتئین در این شرایط، ساختار متفاوتی داشته باشد.

"جینگ جین"(Jing Jin)، از پژوهشگران این پروژه گفت: در حال حاضر، هفت رشته کروناویروس شناسایی شده‌اند که می‌توانند انسان را آلوده کنند. چهار مورد از آنها، به بیماری‌های نسبتا خفیف منجر می‌شوند و سه مورد دیگر از جمله کروناویروس عامل کووید-۱۹ می‌توانند کشنده باشند.

جین و همکارانش برای یافتن ویروس در نمونه‌های خون و مدفوع انسان و حیوان، نمونه‌های خون را هنگام شرایط شیوع بیماری مانند همه‌گیری کنونی کووید-۱۹ بررسی می‌کنند و به ارزیابی تعامل میان ویروس‌ها و میزبانان آنها می‌پردازند.

جین ادامه داد: قدرت ویروس عامل کووید-۱۹ به قدری است که تنها چند آزمایشگاه در جهان می‌توانند آن را با سطح بالایی از کنترل ایمنی مورد بررسی قرار دهند. به همین دلیل در این پروژه، رشته ملایم‌تری از آن موسوم به NL63 مورد بررسی قرار گرفته که به بروز نشانه‌های سرماخوردگی می‌انجامد و عامل حدود ۱۰ درصد از بیماری‌های تنفسی انسان در هر سال است. تصور ما این است که این رشته از کروناویروس، به همان گیرنده‌هایی روی سطح سلول‌های انسان متصل می‌شود که محل اتصال ویروس عامل کووید-۱۹ است.

پژوهشگران به جای پاکسازی شیمیایی و تصفیه پروتئین‌های خوشه‌ای NL63، ویروس‌های سالم و دست‌نخورده را منجمد کردند تا آرایش طبیعی آنها را حفظ کنند. سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو، تصاویری دقیق از ویروس‌ها تهیه کردند. آنها بیت‌های حاوی پروتئین‌های خوشه‌ای را به صورت دیجیتالی استخراج کردند و به ترکیب آنها پرداختند تا تصاویری با وضوح بالا به دست بیاورند.

جین گفت: ساختاری که ما به دست آوردیم، دقیقا همان ساختاری است که در سطح ویروس وجود دارد و فاقد مصنوعات شیمیایی است. چنین کاری پیش از این انجام نشده بود.

پژوهشگران، مکان‌هایی را شناسایی کردند که مولکول‌های قند طی فرآیندی موسوم به "گلیکوزیلاسیون"(Glycosylation)، به پروتئین خوشه‌ای متصل می‌شوند. این فرآیند، نقش مهمی در چرخه زندگی ویروس و توانایی آن برای فرار از سیستم ایمنی بدن بر عهده دارد. نقشه‌ای که پژوهشگران ارائه داده‌اند، سه محل گلیکوزیلاسیون را در بر دارد که قبلا پیش‌بینی شده‌ اما هرگز مستقیما دیده نشده‌اند.

جین اضافه کرد: اگرچه یک گروه آلمانی نیز از روش مشابهی برای استخراج دیجیتالی تصاویر پروتئین خوشه‌ای کروناویروس استفاده کرده‌اند اما آنها مجبور بودند ابتدا ویروس را در گاز "فرمالدهید"(Formaldehyde) تثبیت کنند تا خطری در ابتلا به آن وجود نداشته باشد. ممکن است که این روش، به تغییرات شیمیایی منجر شود که در دیدن ساختار واقعی، تداخل ایجاد می‌کنند.

به گفته جین، پژوهشگران قصد دارند کار خود را ادامه دهند تا بفهمند که چگونه قسمتی از خوشه که در اتصال با سلول‌های انسان قرار می‌گیرد، فعال می‌شود. آنها همچنین قصد دارند از این روش، برای بررسی پروتئین‌های خوشه‌ای ویروس عامل کووید-۱۹ استفاده کنند که بررسی آنها به امکانات ویژه‌ای نیاز دارد.

این پژوهش، در مجله "Quarterly Reviews Biophysics Discovery" به چاپ رسید.