Jak korkiem zatkać wirusa?

Uczeni odczytali budowę białka niezbędnego do zakażania komórek i do namnażania się wirusa. Stanowi ona doskonały cel dla ewentualnej terapii antywirusowej.

Naukowcy pod kierunkiem prof. Mei Hong z MIT w Cambridge zbadali strukturę, sposób działania i rolę, jaką odgrywa w cyklu życiowym wirusa SARS-CoV-2 jego białko o nazwie Envelope, czyli w skrócie białko E.

Ponieważ białko to jest niezbędne do zakażania komórek ludzkich i do namnażania się wirusa, to stanowi ono doskonały cel dla ewentualnej terapii antywirusowej.

OGRANICZYĆ ZJADLIWOŚĆ WIRUSA

SARS-CoV-2 należy do specyficznego typu wirusów, które otoczone są błoną lipidowo-białkową, na której umiejscowione są słynne kolce z białkiem Spike umożliwiające wnikanie wirusa do komórek. Błona ta pochodzi z komórki ludzkiej, którą zabiera ze sobą wylęgający się z niej wirus. Wykorzystuje on błonę ludzkiej komórki, ale wprowadza do niej swoje własne białka. Wśród nich jest właśnie białko E.

Podobne białka E mają w swoich błonach także inne koronawirusy. Badano już wcześniej jego funkcje u innego groźnego koronawirusa – SARS-CoV-1. Stąd wiadomo, że białko to jest niezbędne do regulowania przepływu jonów pomiędzy środowiskiem i wnętrzem wirusa, gdzie znajduje się jego RNA.

Usunięcie tego białka z wirusa SARS-CoV-1 za pomocą metod inżynierii genetycznej pozwala na uzyskanie tzw. atenuowanych, czyli nieszkodliwych dla ludzi szczepów wirusa.

Również mutacje genetyczne białka E upośledzające jego funkcje jako przenośnika jonów znacznie ograniczają zjadliwość wirusa.

MOLEKULARNY KOREK

Informacje sugerujące, że oddziaływanie na białko E może osłabić wirusa, zachęciły amerykańską grupę do szczegółowego zbadania tego białka również u wirusa SARS-CoV-2. Rozpracowali oni jego strukturę molekularną, a wyniki swoich badań opisują na łamach „Nature Structural and Molecular Biology”.

Białko E wirusa SARS-CoV-2 ma też wiele swoistych cech. Naukowcy porównali je z jeszcze bardziej zróżnicowanymi białkami tego typu pochodzącymi z wirusa HIV wywołującego AIDS i wirusa grypy typu B. Porównanie to wykazało, że biało E wirusa SARS-CoV-2 jest mocniej osadzone w błonie niż u innych badanych wirusów i zachowuje się tak, jakby było bardziej sztywne.

Tworzy ono rodzaj kanalika przebijającego na wylot błonę wirusa i transportującego jony, głównie jony wapnia.

Naukowcom udało się zidentyfikować tę część białka E wirusa SARS-CoV-2, która bezpośrednio odpowiada za funkcję przewodzenia jonów wapnia. To grupa kilku szczególnie hydrofobowych aminokwasów znajdujących się po wewnętrznej stronie błony wirusa. Ma ona zdolność regulacji przepływu jonów, czyli po prostu zamykania i otwierania kanalika przechodzącego przez błonę. Nawet drobne mutacje powodujące zamianę tych aminokwasów mogą skutecznie osłabić wirusa dzięki rozregulowaniu przepływu jonów.

Znając skład i wzajemne położenie aminokwasów tego regionu białka E, można rozpocząć poszukiwania związków chemicznych blokujących ten kanalik jonowy. Takie związki działają jak korek zatykający kanalik białkowy i wywołują podobny efekt jak genetyczne mutacje.

Dzięki tym wynikom badacze wiedzą dokładnie, jakiego rodzaju związki chemiczne należy przetestować. Z poprzednich badań wiadomo, że w ten sposób działają dwie substancje: lek przeciwgrypowy o nazwie amantadyna i stosowany przy leczeniu nadciśnienia lek o nazwie HMA.

Jednak oba związki zbyt słabo łączą się z białkiem E wirusa SARS-CoV-2, aby stosować je do walki z tym wirusem. Dlatego trzeba szukać innych, podobnych.

Jeśli uda się znaleźć idealnie dopasowany do białka E molekularny korek, to może on okazać się w przyszłości skutecznym środkiem przeciwko wirusowi SARS-CoV-2 i tym samym lekiem przeciwko COVID-19.

ljest profesorem mikrobiologii, pracuje we Francji we wspólnym instytucie Krajowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) i Uniwersytetu Rennes 1, a także w Zakładzie Medycyny Regeneracyjnej WIHE w Warszawie