Jesteś tutaj

Większość badań, terapii i szczepionek przeciw SARS-CoV-2 koncentruje się na białku kolca (białku S, ang. spike), czyli ochronnym białku koronawirusa, bez którego wirus nie może zainfekować naszego organizmu. Niestety to białko mutuje dość szybko, co oznacza, że może z czasem uodpornić się na opracowane sposoby leczenia. Według naukowców trwalsze terapie można opracować, koncentrując się na innym białku wirusa – białku nukleokapsydu (białku N), które chroni RNA wirusa.

Dzięki użyciu narzędzi zaawansowanych technicznie, badaczom z Pennsylvania State University udało się opisać pełną strukturę białka N, które jest znacznie mniejsze i trudniej dostępne niż białko S. W kolejnym kroku zbadano, jak przeciwciała osób zakażonych koronawirusem wchodzą w interakcję z tym białkiem. W ten sposób przygotowano podwaliny pod nowe, potencjalnie bardzo skuteczne terapie.

Badacze z laboratorium biomedycznego porównali białko N obecne u różnych odmian SARS-CoV-2 i odkryli, że wykazuje się o wiele większą stabilnością i niezmiennością niż białko S. Białko kolca (białko S) jest znacznie bardziej zależne od warunków środowiskowych, ponieważ to właśnie ono jako pierwsze atakuje nasze komórki i od jego skuteczności zależy, czy wirus zagnieździ się w organizmie. Co więcej, białko to ulega znacznie szybszej ewolucji – skuteczniejsze jego odmiany mają przeważające szanse na reprodukcję.

Większość terapii skupia się na białku S. Tak jest przede wszystkim ze szczepionkami Pfizer/BioNTech i Moderny, które pomagają wytworzyć przeciwciała zwalczające tylko to specyficzne białko. Naukowcy przygotowujący szczepionki uznali, że jest to najskuteczniejsza forma ochrony, która uniemożliwia wirusowi wejście do komórek. Ponadto jest to stosunkowo duże białko, co czyni je łatwiejszym do szczegółowego zbadania. Najlepiej świadczy o tym fakt, że podczas, gdy mamy już dostępny cały szereg terapii celowanych w białko kolca, to dopiero teraz udało się w pełni zbadać białko nukleokapsydu.

Koronawirus SARS-CoV-2, podobnie jak inne koronawirusy, zbudowany jest z czterech białek strukturalnych – białka S, osłonkowego białka E, błonowego białka M i białka nukleokapsydu. Jednak tylko dwa z tych białek – białko S i białko N – mają właściwości immunogenne, to znaczy motywują nasz organizm do produkcji przeciwciał, które chronią nas przed chorobą. Podczas gdy białko S jest odpowiedzialne za pierwszą interakcję z komórką, to białko N odgrywa dalej ogromną rolę – chroni RNA wirusa, a także uczestniczy w jego replikacji. Unieszkodliwienie wirusa może więc opierać się na ataku na każde z tych dwóch białek.

Większość testów sprawdzających, czy dana osoba jest aktualnie chora poszukuje aktywnego białka S, ale testy na przeciwciała, które mają pokazać, czy dana osoba była chora w przeszłości i jest obecnie odporna, skupiają się na białku N. To najlepiej świadczy o tym, że terapia skierowana w stronę białka N powinna być bardzo skuteczna. Jej dużą wartością byłaby też trwałość opracowanych leków – w przeciwieństwie do białka kolca, białko nukleokapsydu praktycznie nie uległo zmianie od początku badań nad ludzką odmianą koronawirusa. To samo białko u zwierząt – jak donoszą autorzy badań – ma również bardzo podobną, choć nie identyczną strukturę.  

Badacze z laboratorium inżynierii biomedycznej na Pennsylvania State University posłużyli się zaawansowanym mikroskopem elektronowym aby zbadać zarówno strukturę samego białka N, jak i szczegółowego zbadania procesu, w jakim przeciwciała walczą z tym białkiem. Opracowali na tej podstawie trójwymiarowy model komputerowy białka, który może być podstawą do dalszych badań. Co istotne, badając rekcję przeciwciał, zauważono bardzo dużą powtarzalność procesu, co jest bardzo obiecującą informacją dla potencjalnych przyszłych terapii.

W laboratorium prof. Deb Kelly, która koordynowała całe badania, udało się wyekstrahować w procesie laboratoryjnym czystą formę białka. Naukowcy wykorzystali technologię, która za pomocą mikroczipów z azotku krzemu przyciąga do siebie te białka. Po ich pozyskaniu można było je od razu zmrozić i badać pod mikroskopem krioelektronowym. W tym procesie, dzięki najnowocześniejszym technologiom dostępnym badaczom, udało się wykonać wizualizację cząsteczek białka N, które ze względu na bardzo niewielką masę, było wcześniej trudne do obserwacji.

 

Badania źródłowe: Michael Casasanta et al. Microchip-based structure determination of low-molecular weight proteins using Cryo-Electron Microscopy, Nanoscale (2021). DOI: 10.1039/D1NR00388G

Opracowano na podstawie artykułu: Ashley J. Wennersherron, Antibody binding-site conserved across COVID-19 virus variants opublikowanego na portalu Phys.org, dostarczonego przez Pennsylvania State University

wizualizacja koronawirusa