守恒的抗体结合位点识别跨COVID-19变体

SARS-CoV-2微小的蛋白质,产生COVID-19的冠状病毒,可能会对未来产生重大影响治疗,根据宾夕法尼亚州立大学的研究团队。

使用一种新型工具箱的方法,科学家们发现了第一个完整的核衣壳结构(N)蛋白质和发现COVID-19患者抗体与蛋白质相互作用。他们还确定,结构出现在许多冠状病毒相似,包括最近COVID-19变体——使它先进的治疗和疫苗的理想目标。他们在纳米级报告他们的研究结果。

“我们发现新功能的N蛋白结构可能产生大影响抗体检测,所有困难大流行性病毒的长期影响,”黛比·凯利说,生物医学工程教授(BME),哈克椅子在分子生物物理学和宾夕法尼亚州立大学中心主任结构性肿瘤学,谁领导了这项研究。“既然N蛋白似乎是守恒的整个变异SARS-CoV-2和SARS-CoV-1疗法设计目标的N蛋白可能会更加严厉的或持久的症状有些人体验。”

大部分的诊断测试和可用的疫苗COVID-19设计基于更大的SARS-CoV-2蛋白质——上升——病毒高度健康细胞开始入侵过程。

辉瑞/ BioNTech和现代化疫苗旨在帮助接受者产生抗体,预防的蛋白质。然而,凯利说,蛋白质很容易变异,导致变异出现在英国,南非,巴西和美国各地。

与外层蛋白质,N蛋白包裹在病毒,免受环境压力导致的蛋白质改变。然而,血液中的N蛋白可以自由浮动后,从感染细胞释放。散放的这些蛋白质引起强烈的免疫反应,导致保护性抗体的生产。大多数抗体检测试剂盒寻找N蛋白之前确定一个人是否感染了病毒,而不是诊断测试,寻找峰值蛋白质目前确定一个人是否感染。

“每个人都看的蛋白质,有更少的研究进行N蛋白,”Michael Casasanta说第一作者在纸上和凯利实验室的博士后研究员。“有这种差距。我们看到了一个机会——我们有想法和资源看到N蛋白的样子。”

起初,研究人员检测了N蛋白序列与人类,以及不同的动物被认为是大流行的潜在来源,如蝙蝠、果子狸和穿山甲。他们都看起来相似但完全不同,根据Casasanta。

“序列可以预测这些N蛋白的结构,但是你不能从一个预测得到的所有信息——你需要看到实际的三维结构,“Casasanta说。“我们聚合技术看到新事物以一种新的方式”。

研究人员使用电子显微镜图像的N蛋白和网站的N蛋白抗体结合,利用COVID-19病人的血清,建立了一个3 d电脑模型的结构。他们发现抗体结合位点在每个样本保持不变,使它的潜在目标治疗患有任何已知COVID-19变体。

“如果治疗可以设计目标的N蛋白结合位点,这可能有助于减少炎症和其他COVID-19持久的免疫反应,尤其是在COVID长搬运工,”凯利说,指的是那些经历COVID-19症状六个星期或更长时间。

团队获得纯化蛋白质N,这意味着样品只包含N蛋白,从RayBiotech生活和应用与Protochips Inc .)合作开发的芯片的芯片是由氮化硅,而不是一个更传统的多孔碳,和它们包含薄井与特殊的涂料,吸引他们表面的N蛋白。一旦准备好,样本flash冻结,通过低温电子显微镜检查。

微芯片的凯利认为她的团队的独特组合,薄冰层样本和宾夕法尼亚州立大学的先进电子显微镜配备最先进的探测器,定制公司的直接电子,提供轻量级的分子的分辨率可视化SARS-CoV-2迄今为止。

“技术结合了独特的发现,”凯利说。“以前,它就像试图看冻湖中间的东西。现在,我们通过一个冰块看着它。我们可以看到小实体,更多的细节和更高的精度。”

参考
Casasanta M, Jonaid通用,Kaylor L, et al . Microchip-based低分了重量测定蛋白质结构使用低温电子显微镜。纳米级。2021年4月1日在线发表。doi:10.1039 / D1NR00388G

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