Как коронавирус размножает свой генетический материал
Когда человек заражается новым коронавирусом SARS-CoV-2, патоген быстро размножается в клетках. Для этого вирусу необходимо копировать свой генетический материал — длинную одноцепочечную РНК. Эту задачу выполняет вирусная «копировальная машина» — полимераза. Исследователи под руководством Патрика Крамера из Института биофизической химии Макса Планка (Гёттинген, Германия) определили трёхмерную структуру коронавирусной полимеразы. Теперь можно изучать, как работают противовирусные препараты (например, ремдесивир, блокирующий полимеразу), и искать новые ингибиторы.
Особенная структура полимеразы
Структура полимеразы коронавируса оказалась особенной — она отличается от структур, изученных ранее. Как и у других вирусов, она связывается с РНК, но содержит дополнительный элемент. Этот элемент удерживает РНК до полного копирования генома, что особенно важно, поскольку геном коронавируса состоит примерно из 30 000 звеньев и является очень длинным.
Понимание работы противовирусных препаратов
Знание атомной структуры полимеразы открывает новые возможности для борьбы с патогеном. Следующим шагом будет детальное изучение того, как противовирусные вещества блокируют размножение коронавирусов. Со структурой на руках можно оптимизировать существующие вещества (например, ремдесивир) и искать новые, способные остановить вирусную полимеразу.
Результаты уже опубликованы в виде препринта в интернете для ускорения научного обмена во время пандемии.
Путь к структуре: увеличение в 100 000 раз
Путь к трёхмерной структуре был сложным:
- Полимеразу пришлось реконструировать из трёх очищенных белков.
- После оптимизации она стала функциональной в пробирке, и учёные смогли изучить её работу с помощью специального теста.
- Образцы исследовали в электронном микроскопе с увеличением более чем в 100 000 раз.
Изначально данные не давали детальной структуры, но один «странный» образец в итоге предоставил высококачественные данные, необходимые для определения структуры.
Дальнейшие планы
Исследователи планируют изучить вспомогательные факторы, которые модифицируют вирусную РНК, защищая её от разрушения иммунной системой человека. Как структурные биологи, они также надеются найти в вирусе новые мишени для терапевтических стратегий в среднесрочной перспективе.