Suche
Mein Konto
Проучването показва, че ACE-2 не е биохимично необходим за мембранното сливане на SARS-CoV2
Проучване, публикувано в сървъра за предпечат на bioRxiv*, тества хипотезата, че рецепторът на ангиотензин-конвертиращия ензим-2 (ACE-2) при тежък остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2) е не само фактор на прикрепване при вирусни инфекции, но също така играе роля във вирусното активиране Spike протеин за улесняване на сливането на мембраната. Проучване: Рецепторът ACE-2 ускорява, но не е биохимично необходим за мембранното сливане на SARS-CoV-2. Източник на изображението: Kateryna Kon/Shutterstock *Важна забележка: bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация. Предистория Вирусът SARS-CoV-2 заразява хора...
Проучването показва, че ACE-2 не е биохимично необходим за мембранното сливане на SARS-CoV2
Проучване, публикувано в bioRxiv * Предпечатните сървъри тестваха хипотезата, че рецепторът на ангиотензин-конвертиращия ензим-2 (ACE-2) на тежкия остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2) е не само свързващ фактор при вирусни инфекции, но също така играе роля в активирането на протеин на вирусен шип за улесняване на сливането на мембраната.
Studie: Der ACE-2-Rezeptor beschleunigt, ist aber für die SARS-CoV-2-Membranfusion biochemisch nicht erforderlich. Bildquelle: Kateryna Kon/Shutterstock
*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.
фон
Вирусът SARS-CoV-2 заразява човешките клетки, използвайки ACE-2 рецептора на гостоприемника. Вирусният пиков протеин контролира навлизането на SARS-CoV-2 и инфекцията чрез свързване с ACE-2 рецепторите на повърхността на човешката клетка. ACE-2 се активира чрез протеолитично разцепване и задвижва сливането между клетъчната мембрана и вирусната обвивка.
Доказателства от проучвания сочат, че ACE-2 може не само да служи като свързващ фактор, но може също така да помогне за активирането на шиповия протеин SARS-CoV-2 за мембранно сливане. По-доброто разбиране на ролята на ACE-2 в мембранното сливане може да помогне да се илюстрира механизмът зад инфекцията със SARS-CoV-2 и да се предвиди бъдещата еволюция на SARS-CoV-2 и други подобни вируси.
Проучването
В настоящото изследване изследователите са използвали дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК)-липидни връзки, тъй като те могат да се вмъкнат необратимо в мембраните и да дадат възможност за програмируемо самосглобяване.
Този подход позволява комплементарни ДНК вериги, конюгирани с липиди, да бъдат вмъкнати във вирусни частици, което позволява на синтетичните липозоми да се насочват към частиците без необходимост от физиологични рецептори. След това тригерите, необходими за синтеза, се възстановяват химически и се тестват. Сливането се открива с помощта на оптична микроскопия с един вирус, където промените в състоянието на вируса по време на сливането се наблюдават с помощта на флуоресцентни багрила. Изследователите преди това са използвали подхода за свързване на ДНК-липид, за да характеризират вирусното навлизане на различни вирусни семейства, включително флавивируси и ортомиксовируси.
Изследователите са използвали синтетични липозоми за измерване на зависимото от пика свързване и сливане със синтетични и клетъчни мембрани, за да гарантират отсъствието на ACE-2 рецептора. Три пика на SARS-CoV-2 - D614G/N501Y, Wuhan и Omicron (B.1.1.529) - и два типа вирусни частици - вирусоподобни частици (VLP), произведени от експресията на S, M, E и N протеини псевдовируси върху HIV ядро - бяха използвани в експериментите.
Екипът отделно инкубира целеви мембрани и вирусни частици с комплементарни ДНК вериги, конюгирани с DPPE липиди. Те имобилизираха целевите мембрани в микрофлуидна поточна клетка, като по този начин позволиха на вирусните частици да се свържат.
Резултати
Установено е, че събитията на сливане се случват само когато вирусните частици са свързани с целевите мембрани и присъства протеаза. Сливането се наблюдава главно с помощта на липидната смес между целевата мембрана и вирусната частица и се открива чрез охлаждане на багрилото Texas Red във вирусната обвивка, което води до усилване на флуоресценцията. ДНК-медиираното вирусно ACE-2 свързване е специфично; Броят на адсорбираните частици намалява повече от 25 пъти, когато ДНК е пропусната. По същия начин не се наблюдават събития на сливане в отсъствието на екзогенна протеаза.
При сравняване на вирусната кинетика на сливане на шипове Omicron и Wuhan, псевдотипирани върху ХИВ ядра и VLPs на Wuhan D614G/N501Y, използвани в това проучване, екипът откри, че макар и двата псевдовируса да имат сходни скорости на сливане, VLPs дават малко, но значително по-бързи скорости на сливане.
Наблюдаваната разлика в скоростите на сливане може да се дължи на различни фактори, включително вариации в плътността на пиковия протеин върху VLPs в сравнение с ядрото на HIV, Е и М протеини във VLPs, мутациите D614G/N501Y и активния процент на шипове върху повърхността на VLP.
Когато протеазата, използвана за активиране, варираше в експериментите Omicron и Wuhan, скоростите на сливане не бяха чувствителни към концентрацията на протеаза в диапазона от 200 до 1000 µg/ml. В съответствие с предишни доклади, трансмембранната протеаза серин 2 (TMPRSS2) не е ефективна при активиране на омикрон шипове за мембранно сливане. Въпреки това, в случая на D614G/N501Y частици, добавянето на 40 μg/mL TMPRSS2 доведе до различна кинетика на синтез от 200 μg/mL трипсин.
Тези наблюдения предполагат, че протеолитичното разцепване може да не е ограничаващата скоростта стъпка за мембранно сливане на ДНК-свързани VLP, тъй като промяната в концентрацията на протеаза трябва да повлияе на образуването на комплекса ензим-субстрат и промените в протеазната идентичност трябва да променят кинетиката на сливането.
Когато разтворимият ACE-2 беше добавен едновременно към протеазата, се наблюдава значително увеличение на скоростта на кинетиката на смесване на липидите в експериментите с пикове на Wuhan и Omicron. Това показва, че въпреки че шиповите протеинови конформации, необходими за мембранно сливане, са достъпни без ACE-2, ACE-2 рецепторът насърчава шипове конформации, които благоприятстват мембранното сливане.
Диплома
Като цяло изследователите установиха, че псевдовирусите и VLP на SARS-CoV-2 не изискват ACE-2 за мембранно сливане, когато се активират с подходяща протеаза. Добавянето на разтворим ACE-2 обаче ускори реакцията на синтез в щама на Wuhan SARS-CoV-2 и варианта Omicron. Резултатите от кинетичния анализ разкриха, че има поне две ограничаващи скоростта стъпки за сливане на вирусна мембрана. Една от стъпките зависи от ACE-2, другата не.
Горните резултати потвърждават, че ACE-2 рецепторът не е биохимично необходим за мембранното сливане на SARS-CoV-2, когато е наличен алтернативен свързващ фактор. Въпреки това, тъй като ACE-2 функционира като фактор с висок афинитет за прикрепване на вируса към човешките клетки, заместването му с други фактори на прикрепване може да повлияе на еволюцията на SARS-CoV-2 и на вирусната среда за бъдещи нововъзникващи коронавируси.
*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.
Справка:
- Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
Cervantes, M. et al. (2022) „Der ACE-2-Rezeptor beschleunigt, ist aber biochemisch nicht für die SARS-CoV-2-Membranfusion erforderlich.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.10.22.513347. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.22.513347v1