Ilmuwan sedang mencari cara yang lebih baik untuk memblokir virus yang menyebabkan infeksi saluran pernapasan pada anak-anak

Peptida antivirus terdiri dari tiga pembuka botol (berwarna hijau), yang dipasang di sekitar protein fusi virus (berwarna oranye) untuk mencegah virus memasuki sel. Laboratorium Gellman menambahkan asam amino beta unik ke peptida (ungu) dengan cara yang tidak mengganggu interaksi penting ini dan membuat peptida lebih stabil. Kredit: Gambar oleh Victor Outlaw

Dengan merekayasa sepotong protein, atau peptida, yang dapat mencegah menempelnya virus parainfluenza manusia ke sel, para peneliti telah meningkatkan metode dalam model hewan pengerat yang dirancang untuk menjaga kesehatan anak-anak.

Virus parainfluenza manusia, atau HPV, adalah penyebab utama infeksi saluran pernapasan pada masa kanak-kanak, yang menyebabkan 30% hingga 40% penyakit seperti croup dan pneumonia. Virus juga mempengaruhi orang tua dan orang-orang dengan sistem kekebalan yang lemah.

Untuk membuat orang sakit, HPV perlu menempel pada sel dan menyuntikkan materi genetiknya untuk mulai memproduksi virus baru. HPIV3 adalah yang paling umum dari virus ini. Saat ini tidak ada vaksin atau antivirus yang disetujui untuk infeksi HPIV3 pada manusia.

Dalam studi yang dipimpin oleh Sam Gellman Laboratory dari Department of Chemistry di University of Wisconsin – Madison dan laboratorium Anne Moscona dan Matteo Porotto di Universitas Columbia, para peneliti mengandalkan kerja bertahun-tahun pada perawatan peptida untuk menghasilkan yang mampu menghalangi proses fiksasi HPIV3.

Para peneliti mempublikasikan temuan mereka bulan lalu di Jurnal American Chemical Society.

Untuk memasuki sel inang, HPIV menggunakan protein fusi khusus yang menyerupai tiga pembuka botol yang ditempatkan berdampingan. Pekerjaan sebelumnya oleh lab Moscona-Porotto menunjukkan bahwa para ilmuwan dapat mengambil sebagian dari protein pembuka botol ini dari HPIV3, memasukkan peptida ini ke dalam virus, dan mencegah pembuka botol memimpin proses infeksi. Peptida, yang merupakan pembuka botol, ditutup dengan pembuka botol virus, membuat bundel ketat enam bentuk pembuka botol.

Peptida baru bertahan lebih lama di dalam tubuh, membuatnya kira-kira tiga kali lebih efektif dalam memblokir infeksi pada model penyakit hewan pengerat daripada bentuk aslinya.

Tim peneliti mulai dengan mencoba merancang peptida asli agar lebih tahan terhadap enzim pencerna protein tubuh, yang dapat dengan mudah menghancurkan protein dan membuatnya tidak berguna. Oleh karena itu, Laboratorium Gellman didedikasikan untuk blok bangunan yang tidak biasa untuk membuat peptida yang lebih tahan.

Sel membangun protein dari alfa asam amino. Tetapi ahli kimia dapat membuat asam amino beta, yang serupa tetapi memiliki karbon tambahan atom. Saat peptida menggunakan asam amino beta ini AC id blok bangunan sering mengambil bentuk yang berbeda karena atom tambahan. Ini dapat membantu peptida bersembunyi dari enzim pencerna protein dan bertahan lebih lama.

Namun, para peneliti juga tahu bahwa jika bentuk peptida berubah terlalu banyak sebagai akibat dari bahan penyusun yang tidak biasa ini, mereka mungkin tidak mengikat protein fusi pembuka botol HPIV.

Di sinilah pengalaman puluhan tahun laboratorium Gellman menguji dan memodifikasi peptida yang mengandung asam amino beta menjadi sangat penting.

“Kami tahu sisi peptida mana yang mengikat protein targetnya. Oleh karena itu, (kami tahu bahwa kami) hanya dapat memodifikasi residu yang tidak terlibat langsung dalam pengikatan protein virus,” kata Victor Outlaw, peneliti postdoctoral di laboratorium dan salah satu dari rekan penulis laporan. Dalam tes laboratorium, mereka melihat bahwa peptida yang dimodifikasi dengan hati-hati masih terikat kuat dengan protein virus.

Dalam peningkatan lain yang diprakarsai oleh lab Moscona-Porotto, para ilmuwan menghubungkan peptida dengan molekul kolesterol. Penambahan lemak ini membantu peptida meluncur ke dalam membran sel lemak, yang dapat memblokir virus dengan lebih baik.

“Hipotesis kami adalah bahwa kombinasi asam amino beta dan kolesterol akan meningkatkan kemanjuran antivirus,” kata Outlaw, yang menjelaskan bahwa kolesterol membantu membawa peptida ke tempat yang seharusnya, sementara mengubah bentuk asam amino beta memungkinkan peptida untuk bergerak. bertahan lebih lama di dalam tubuh.

Seperti yang diharapkan tim peneliti, ketika mereka memberikan peptida baru ke tikus kapas, itu bertahan lebih lama di paru-paru daripada versi sebelumnya berkat ketahanannya terhadap pencernaan oleh enzim. Peptida diberikan ke hidung tikus.

Untuk menguji fungsi peptida untuk mencegah infeksi, tikus kapas menerima peptida baru sebelum mereka terkena HPIV3. Dibandingkan dengan hewan yang tidak memiliki peptida antivirus, hewan yang menerima peptida yang ditingkatkan memiliki virus sepuluh kali lebih sedikit di paru-paru mereka.

Dan dibandingkan dengan peptida yang lebih rentan terhadap enzim, peptida yang lebih keras mengurangi viral load sekitar tiga kali lipat, menunjukkan bahwa kemampuan peptida baru untuk mencegah pencernaan dalam tubuh membantunya memblokir infeksi dengan lebih baik.

Meskipun pendekatan ini belum diuji pada manusia dan peneliti perlu menyempurnakan dan menguji sistem lebih lanjut, pendekatan ini memberikan strategi baru untuk mencegah atau mengobati infeksi umum ini.

Kolaborasi penelitian sekarang sedang mencari cara untuk membuat peptida generasi kedua yang bertahan lebih lama di dalam tubuh. Mereka juga ingin menguji sejauh mana peptida yang dimodifikasi dapat memblokir infeksi virus terkait. Penelitian tambahan ini dapat membawa pengobatan peptida lebih dekat ke uji klinis.

“Itu adalah pertemuan kelompok yang sangat beruntung yang memiliki kebutuhan dan kemampuan yang saling melengkapi,” kata Gellman. “Ini benar-benar usaha bersama yang luar biasa.”

Referensi: “Rekayasa peptida yang resisten terhadap protease untuk menghambat infeksi virus pernapasan melawan influenza” oleh Victor K. Outlaw, Ross W. Cheloha, Eric M. Jurgens, Francesca T. Bovier, Yun Zhu, Dale F. Kreitler, Olivia Harder, Stefan Niewiesk, Matteo Porotto, Samuel H. Gellman dan Anne Moscona, 7 April 2021, Jurnal American Chemical Society.
DOI: 10.1021 / jacs.1c01565

Pekerjaan ini didukung oleh National Institutes of Health (hibah R01AI114736, R01 GM056414, F32 GM122263 dan T32 GM008349).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.