צוות מאוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד עשה התקדמות משמעותית בהבנת נגיף SARS-CoV-2 על ידי חקר חלבון M. המחקר שלהם חשף כיצד חלבון זה עוזר לנגיף להשיג את צורתו הכדורית, ומציע דרכים חדשות פוטנציאליות להתערבות ויראלית. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים חשפו כיצד חלבון M הוא המפתח למבנה הכדורי של SARS-CoV-2 נגיףפתיחת נתיבים חדשים למאבק בהתפרצויות קורונה פתוגניות אחרות.
במשך מאות שנים, נגיף הקורונה עורר משברים בריאותיים ואתגרים כלכליים, עם SARS-CoV-2, נגיף הקורונה שמתפשט COVID 19, בהיותו דוגמה עדכנית. חלבון קטן אחד ב-SARS-CoV-2, חלבון הממברנה, או חלבון M, הוא הנפוץ ביותר וממלא תפקיד מכריע באופן שבו הנגיף רוכש את המבנה הכדורי שלו. עם זאת, התכונות של חלבון זה אינן מובנות היטב.
מחקר חדשני על M Protein
צוות מחקר בראשות פיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד, הגה שיטה חדשה לייצור כמויות גדולות של חלבון M, ואפיין את האינטראקציות הפיזיות של החלבון עם הממברנה – המעטפת, או "העור" – של נגיף. המודלים התיאורטיים והסימולציות של הצוות מראים כיצד אינטראקציות אלו עשויות לתרום להרכבת הנגיף בעצמו.
החוקרים מדווחים במאמרם שפורסם היום ב התקדמות המדע שכאשר חלבון M, שצמוד לחלבון הספייק ב-SARS-CoV-2, ננעץ בקרום, הוא משדל את הממברנה להתעקם על ידי הפחתה מקומית של עובי הממברנה. השראת העקמומיות הזו מובילה לצורה הכדורית של SARS-CoV-2.
מל' עד ר': רויה זנדי, תומס קולמן ועומר מוהידין. קרדיט: מעבדת Kuhlman, UC Riverside
"אם נוכל להבין טוב יותר כיצד הנגיף מרכיב את עצמו, אז, באופן עקרוני, נוכל להמציא דרכים לעצור את התהליך הזה ולשלוט בהתפשטות הנגיף", אמר תומס א. קולמן, עוזר פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה, אשר הוביל את פרויקט המחקר. "חלבון M התנגד בעבר לכל סוג של אפיון כי כל כך קשה לייצור."
קולמן ועמיתיו התגברו על הקושי הזה על ידי שימוש בחיידקי Escherichia coli כ"מפעל" לייצור חלבון M בכמויות גדולות. קולמן הסביר שלמרות ש-E. coli יכול לייצר כמויות גדולות של חלבוני M, החלבונים נוטים להתקבץ יחד בתאי ה-E. coli, ולבסוף הורגים אותם. כדי לעקוף את האתגר הזה, החוקרים גרמו לתאי ה-E. coli לייצר את החלבון Small Ubiquitin-related Modifier, או SUMO, יחד עם חלבון M.
טכניקות פורצות דרך
"בניסויים שלנו, כאשר E. coli מייצר חלבון M, הוא מייצר SUMO בו-זמנית", אמר קולמן. "חלבון M מתמזג עם חלבון SUMO, שמונע מחלבוני M להיצמד זה לזה. את החלבון SUMO קל יחסית להסיר באמצעות חלבון אחר שפשוט חותך אותו. חלבון M מטוהר ומופרד מ-SUMO".
העבודה מספקת תובנות בסיסיות לגבי המנגנונים המניעים את ההרכבה הוויראלית של SARS-CoV-2.
"מכיוון שחלבוני M הם מרכיב אינטגרלי גם מנגיפים אחרים של וירוסים, הממצאים שלנו מספקים תובנות שימושיות שיכולות לשפר את ההבנה שלנו ולאפשר התערבויות בהיווצרות ויראלית לא רק ב-SARS-CoV-2 אלא גם בנגיפים פתוגניים אחרים", אמר קולמן.
כיוונים עתידיים
בשלב הבא, החוקרים מתכננים לחקור את האינטראקציות של חלבון M עם חלבוני SARS-CoV-2 אחרים כדי לשבש את האינטראקציות הללו עם תרופות.
לקולמן הצטרפו למחקר עמיתיו הפיזיקאים של UCR, רויה זנדי ועומר מוהידין. קולמן הואשם בייצור חלבוני M. מוהידין, פרופסור מכובד לפיזיקה ואסטרונומיה, השתמש במיקרוסקופיה של כוח אטומי ובמיקרוסקופיה אלקטרונית קריוגנית כדי למדוד כיצד חלבון M מקיים אינטראקציה עם הממברנה. זנדי, מומחה להרכבת וירוסים ופרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה, פיתח סימולציות של האופן שבו חלבוני M מתקשרים זה עם זה ועם הממברנה.
מחברים אחרים במאמר הם Yuanzhong Zhang, Siyu Li, Michael Worcester, Sara Anbir, Pratyasha Mishra מ-UCR; וג'וזף מקטיירנן, מייקל אי. קולווין ואג'יי גופינאתן מ-UC Merced. המחברים הראשונים ז'אנג ואנביר תרמו באותה מידה לעבודה.
המחקר נתמך על ידי מענק ממשרד הנשיא של אוניברסיטת קליפורניה כדי לחקור כיצד נגיף ה-COVID-19 מרכיב את עצמו.
מאמר המחקר נקרא "סינתזה, החדרה ואפיון של חלבון ממברנה SARS-CoV-2 בתוך שכבות ליפידים."
