التحليل الهيكلي لفيروس جدري القرود لتوجيه تطوير العوامل المضادة للفيروسات الشاملة

التحليل الهيكلي لفيروس جدري القرود لتوجيه تطوير العوامل المضادة للفيروسات الشاملة

وفي دراسة حديثة نشرت في com.bioRxiv * خادم ما قبل الطباعة: قام الباحثون بفحص البنية البلورية لفيروس جدري القرود (MPX) (MPXV) ومجمع VP39، وهو 2′-O-RNA ميثيل ترانسفيراز (MTase)، وsinefungin، وهو مثبط عموم MTase.

Studie: Die Struktur der 2′-O-Ribose-Methyltransferase VP39 des Affenpockenvirus im Komplex mit Sinefungin bildet die Grundlage für das Inhibitordesign. Bildnachweis: Marina Demidiuk/Shutterstock

كانت هذه المقالة الإخبارية عبارة عن مراجعة لتقرير علمي أولي لم تتم مراجعته من قبل النظراء في وقت النشر. منذ نشره الأولي، تم الآن مراجعة التقرير العلمي من قبل النظراء وتم قبوله للنشر في مجلة أكاديمية. يمكن العثور على روابط للتقارير الأولية والمراجعة من قبل النظراء في قسم المصادر في نهاية هذه المقالة. عرض المصادر

يتزايد عدد حالات MPX كل ساعة في جميع أنحاء العالم ويمكن أن يشير إلى جائحة جديد. يمكن أن يكون التحليل الهيكلي لـ MPXV مفيدًا في تطوير عوامل فعالة مضادة للفيروسات لمكافحة فيروس MPXV. تقوم فيروسات الجدري بتشفير إنزيمات من النوع المزيل للغطاء لمنع تراكم الحمض النووي الريبي المزدوج (dsRNA) أثناء العدوى، مما قد يؤدي إلى استجابات مناعية فطرية مضادة للفيروسات. يقوم MPXV بتشفير إنزيم الجدري، الذي يثبط مسار cGAS-STING (محفز سينسيز GMP-AMP الدوري لجينات الإنترفيرون) الذي يحفزه حمض ds-deoxyribonucleic (dsDNA).

تم توثيق ميثيل النوكليوتيدات الأولية (nt) لغطاء MPXV الناضج (أو الغطاء -1) عند موضع 2′-O-ribose. مطلوب MTase من قبل عائلة فيروسات Poxviridiae (بما في ذلك MPXV) لتخليق الغطاء-0 وبإضافة مجموعة ميثيل أخرى في موضع 2′-O من الريبوز القريب، يمكن تحويل الغطاء غير الناضج (cap-0) إلى الغطاء الناضج. هذه الخطوة مهمة لمنع تطور الاستجابات المناعية الفطرية ويتم تحفيزها بواسطة VP39، 2′-O MTase لـ MPXV.

حول الدراسة

في الدراسة الحالية، قام الباحثون بفحص البنية المعقدة لـ VP39-sinefungin لـ MPXV لتحسين فهم آليات تثبيط جزيء VP39 بواسطة sinefungin. وقاموا أيضًا بمقارنة البنية بـ 2′-O-MTases من فيروسات الحمض النووي الريبي المفرد الذين تقطعت بهم السبل (ssRNA) مثل فيروس زيكا وفيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2 (SARS-CoV-2).

تم تحسين ترميز جين VP39 الخاص بسلالة MPXV USA-May22 للتعبير في E. coli للتوليف والاستنساخ اللاحقين. تم تحويل خلايا E. coli BL21 باستخدام البلازميد المعبر عن VP39 وتمت إضافة IPTG (الأيزوبروبيل- bD- ثيوجالاكتوبرانوسيد)، تليها تنقية VP39 المؤتلف. تم طرد الخلايا وإزالتها وإخضاع المحللة للتحليل الكروماتوجرافي. تم تركيز VP39 وخلطه مع sinefungin للتجارب القائمة على التبلور.

تم سحق البلورات المشكلة في البداية وتم تحضير مناخل البذور وركائز الحمض النووي الريبي (RNA) عن طريق النسخ في المختبر. وفي وقت لاحق، تم إجراء فحوصات 2´-O-MTase وتحليلات قياس الطيف الكتلي الصدى. تم تحديد معدل نشاط MTase، وتثبيط 2′-O-MTase بواسطة معدلات تحويل sinefungin والركيزة (SAM)، وتم تحديد قيم التركيز المثبط النصف الأقصى (IC50).

تم تحليل مجموعة البيانات البلورية لبلورات الحيود التي تم الحصول عليها. تم فحص السمات الهيكلية لمجمع VP39/sinefungin باستخدام طريقة الاستبدال الجزيئي مع البنية المعقدة لفيروس الوقس VP39/SAH كنموذج بحث. لفحص النشاط الأنزيمي لـ VP39 المؤتلف، تم اختبار ركيزتين بقواعد مختلفة قبل الأخيرة (m7GpppA RNA وm7GpppG RNA).

تم تحليل تفاعلات VP39-sinefungin من خلال بناء نموذج لمجمع sinefungin:RNA:VP39 لتوضيح الآليات الجزيئية الكامنة وراء تثبيط VP39 بواسطة sinefungin. بالإضافة إلى ذلك، تمت مقارنة المواقع التحفيزية لـ VP39 مع مواقع MTases 2′-O-ribose من فيروسات Zika البعيدة وSARS-CoV-2.

نتائج

يتكون هيكل MPX من طية Rossman مشابهة لطية ألفا / بيتا (α / β)، مع ورقة β ذات موقع مركزي تمتد من β2 إلى β10 في نمط يشبه الحرف J. والجدير بالذكر أنه تم العثور على النمط أيضًا للبروتين غير الهيكلي 2′-O MTase (nsp) 1614 لـ SARS-CoV-2. تم ربط ورقة β المركزية في أحد طرفيها بواسطة حلزونات alpha-1 وalpha2 وalpha-6 وalpha-7 وفي الطرف الآخر بواسطة حلزونات alpha-3 وalpha-7، وتم توصيل الجوانب بواسطة β1. β11 و α5.

تم العثور على كل من ركائز RNAS لتكون مقبولة؛ ومع ذلك، كان الأفضل هو الذي يحتوي على قاعدة الجوانين قبل الأخيرة. قام Sinefungin بتثبيط VP39 بقيمة IC50 البالغة 41 ميكرومتر. تم العثور على Sinefungin ليحتل جيب SAM مع شاردة قاعدة الأدينين الموجودة في وادٍ عميق تصطف على جانبيه سلاسل جانبية كارهة للماء مرتبطة بالهيدروجين من بقايا Val116 وPhe115 وLeu159 وVal139. قام Sinefungin بحماية منطقة 2′-O-ribose بكفاءة بمجموعاته الأمينية بالقرب من منطقة 2′-ribose حيث يمكن أن توجد ذرة الكبريت في SAM.

كان لمضيق SAM طرفان، أحدهما مجاور لجيب الحمض النووي الريبي (RNA)، وكان حاسمًا لتحديد موضع SAM لتفاعلات نقل الميثيل، وكان الطرف المقابل، الواقع بجوار قاعدة الأدينين لسينفونجين، شاغرًا. كشف الفحص الدقيق عن وجود شبكة معقدة من جزيئات الماء في الموقع، متصلة بواسطة روابط هيدروجينية ومرتبطة بالبقايا Glu118 وAsn156 وVal116 بالإضافة إلى شحنة الأدينين.

يمكن لجزيئات سقالة Sinefungin ذات الشقوق التي يمكنها إزاحة جزيئات الماء والتفاعل مباشرة مع بقايا Glu118 وAsn156 وVal116 أن تكون مواد رابطة جيدة بشكل استثنائي لأن إزاحة جزيئات الماء يمكن أن تنتج تأثيرات انتروبية مواتية. وكان التشابه بين موقع ربط MPXV SAM وفيروس Zika وSARS-CoV-2 ملفتًا للنظر. ولوحظت توافقات متطابقة بين بروتينات sinefungin وبروتينات NS5 وnsp16 وVP39 الخاصة بـ Zika وSARS-CoV-2 وMPXV، على التوالي.

تم حفظ رباعي البقايا الحفزية (Asp138، وLys41، وGlu218، وLys175) لـ MPXV بين الفيروسات البعيدة الثلاثة التي تم اختبارها، بما في ذلك مطابقة البقايا. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت جميع الفيروسات بقايا الأسبارتات للتفاعل مع المجموعة الأمينية لسينفونجين. تشير أوضاع الارتباط المحفوظة بين الفيروسات الثلاثة إلى إمكانية استخدام مثبط MTase واحد كعامل مضاد للفيروسات. ومع ذلك، لوحظت اختلافات في أوضاع الارتباط للقواعد النووية وحلقة الريبوز.

بشكل عام، أظهرت نتائج الدراسة أن مثبطات MTase يمكن أن تكون أهدافًا مضادة للفيروسات.

كانت هذه المقالة الإخبارية عبارة عن مراجعة لتقرير علمي أولي لم تتم مراجعته من قبل النظراء في وقت النشر. منذ نشره الأولي، تم الآن مراجعة التقرير العلمي من قبل النظراء وتم قبوله للنشر في مجلة أكاديمية. يمكن العثور على روابط للتقارير الأولية والمراجعة من قبل النظراء في قسم المصادر في نهاية هذه المقالة. عرض المصادر

مراجع:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Jan Silhan, Martin Klima, Dominika Chalupska, Jan Kozic, Evzen Boura. (2022). Die Struktur der 2′-O-Ribose-Methyltransferase VP39 des Affenpockenvirus im Komplex mit Sinefungin bildet die Grundlage für das Inhibitordesign. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.27.509668 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.27.509668v1
• Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
  Silhan, Jan, Martin Klima, Tomas Otava, Petr Skvara, Dominika Chalupska, Karel Chalupsky, Jan Kozic, Radim Nencka und Evzen Boura. 2023. „Entdeckung und strukturelle Charakterisierung von Monkeypox-Virus-Methyltransferase-VP39-Inhibitoren zeigen Ähnlichkeiten mit SARS-CoV-2-Nsp14-Methyltransferase.“ Naturkommunikation 14 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38019-1. https://www.nature.com/articles/s41467-023-38019-1.

مراجعات المادة

• 15. Mai 2023 – Das vorab gedruckte vorläufige Forschungspapier, auf dem dieser Artikel basiert, wurde zur Veröffentlichung in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Dieser Artikel wurde entsprechend bearbeitet und enthält nun einen Link zum endgültigen, von Experten begutachteten Artikel, der jetzt im Abschnitt „Quellen“ angezeigt wird.