Tujuan pengobatan COVID-19 di masa mendatang, dengan cepat diidentifikasi dengan simulasi komputer baru

Tampak atas struktur protein dengan paku 6vyb. Warna biru, merah dan kuning menunjukkan 3 bagian homodimer. Kredit: Universitas Warwick

  • Universitas Warwick ilmuwan memodelkan pergerakan hampir 300 struktur protein di Covid-19
  • Para ilmuwan dapat menggunakan simulasi untuk mengidentifikasi target pengujian potensial dengan obat yang ada dan bahkan menguji keefektifannya dengan varian Covid di masa depan.
  • Simulasi protein protein virus, bagian dari “mahkota” virus, menunjukkan mekanisme menjanjikan yang berpotensi diblokir
  • Peneliti mempublikasikan data pada semua struktur protein untuk mendukung upaya menemukan target obat yang potensial

Para peneliti menjelaskan secara rinci mekanisme pada mahkota khas Covid-19 yang dapat membantu para ilmuwan dengan cepat menemukan pengobatan baru untuk virus tersebut dan dengan cepat melihat apakah pengobatan yang ada kemungkinan besar bekerja dengan versi mutasi saat berkembang.

Tim yang dipimpin oleh University of Warwick sebagai bagian dari komunitas EUTOPIA di universitas-universitas Eropa, mensimulasikan pergerakan di hampir 300 struktur protein virus Covid-19 menggunakan teknik pemodelan komputasi dalam upaya membantu mengidentifikasi target obat yang menjanjikan. Virus.

Dalam artikel baru yang diterbitkan hari ini (19 Februari 2021) di majalah tersebut Laporan Ilmiah, tim fisikawan dan ilmuwan kehidupan menjelaskan secara rinci metode yang mereka gunakan untuk memodelkan fleksibilitas dan dinamika semua 287 struktur protein untuk virus Covid-19, juga dikenal sebagai SARS-CoV-2teridentifikasi sejauh ini. Seperti organisme, virus terdiri dari protein, biomolekul besar yang melakukan berbagai fungsi. Para ilmuwan percaya bahwa metode pengobatan virus dapat mengganggu mobilitas protein ini.

Struktur Protein Spike 6vyb Tampilan samping

Tampak samping struktur protein lonjakan 6vyb. Warna biru, merah dan kuning menunjukkan 3 bagian homodimer. Kredit: Universitas Warwick

Mereka membuat data, film, dan informasi struktural, merinci bagaimana protein bergerak dan berubah bentuk, untuk semua 287 struktur protein untuk Covid-19 yang tersedia selama penelitian, untuk akses publik agar orang lain dapat mengeksplorasi jalur potensial untuk pengobatan.

Para peneliti telah memfokuskan upaya khusus pada bagian virus yang dikenal sebagai protein lonjakan, juga disebut struktur domain gema Covid-19, yang membentuk mahkota yang diperpanjang yang memberi nama virus corona. Lompatan ini memungkinkan virus untuk menempel pada enzim ACE2 di membran sel manusia, menyebabkan gejala Covid-19.

Protein sebenarnya adalah homotrimer atau tiga jenis protein yang sama yang digabungkan. Dengan memodelkan pergerakan protein di paku, para peneliti mengidentifikasi mekanisme “engsel” yang memungkinkan paku menempel ke sel dan juga membuka terowongan di dalam virus, yang kemungkinan merupakan sarana untuk menularkan infeksi ke sel yang menempel. Para ilmuwan menyarankan bahwa dengan menemukan molekul yang tepat untuk memblokir mekanisme – secara harfiah, dengan memasukkan molekul dengan ukuran dan bentuk yang tepat – ilmuwan farmasi akan dapat dengan cepat mengidentifikasi obat yang ada yang dapat efektif melawan virus.

Struktur Protein Spike 6vyb Pembukaan dan penutupan

Foto struktur protein dengan paku 6vyb membuka dan menutup. Tiga gambar kecil menunjukkan kristal, serta konformasi paku yang paling tertutup dan paling terbuka selama gerakannya. Gambar pusat dan besar adalah superposisi dari ketiga konformasi. Kredit: Universitas Warwick

Penulis utama Profesor Rudolf Roemer dari Departemen Fisika di Universitas Warwick, yang bekerja saat liburan di CY Cergy-Paris Université, berkata: “Mengetahui bagaimana mekanisme ini bekerja adalah salah satu cara untuk menghentikan virus, dan dalam penelitian kami, kami pertama-tama lihat pergerakan detail pembukaan. Begitu Anda mengetahui ruang lingkup gerakan ini, Anda bisa mengetahui apa yang bisa menghalanginya.

“Semua orang yang tertarik untuk memeriksa apakah struktur protein dalam virus dapat menjadi target obat harus dapat menyelidiki hal ini dan melihat apakah dinamika yang kami hitung bermanfaat bagi mereka.

“Kami tidak dapat melihat secara dekat semua 287 protein, meskipun ada waktu yang tersedia. Orang perlu menggunakan gerakan yang kami amati sebagai titik awal untuk pengembangan tujuan narkoba mereka sendiri. Jika Anda menemukan gerakan menarik untuk struktur protein tertentu dalam data kami, Anda dapat menggunakannya sebagai dasar untuk pemodelan atau penelitian eksperimental lebih lanjut. “

Untuk mempelajari pergerakan protein, para peneliti menggunakan pendekatan pemodelan fleksibilitas protein. Ini melibatkan pembuatan ulang struktur protein sebagai model komputer dan kemudian simulasi bagaimana struktur tersebut akan bergerak dengan memperlakukan protein sebagai bahan yang terdiri dari subunit kaku dan elastis, dengan kemungkinan pergerakan subunit ini ditentukan oleh ikatan kimia. Metode ini terbukti sangat efektif dan akurat bila diterapkan pada protein besar, seperti protein virus corona. Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk dengan cepat mengidentifikasi target obat yang menjanjikan untuk penyelidikan lebih lanjut.

Struktur protein yang menjadi dasar pemodelan para peneliti terdapat di Bank Data Protein. Siapapun yang menerbitkan struktur biologis harus menyerahkannya ke bank data protein sehingga tersedia secara bebas dalam format standar sehingga orang lain dapat mengunduh dan mempelajarinya lebih lanjut. Sejak awal pandemi Covid-19, para ilmuwan di seluruh dunia telah mengirimkan ribuan struktur protein dari protein terkait Covid-19 ke Bank Data Protein.

Profesor Roemer menambahkan: “Standar emas dalam pemodelan komputasi dinamika protein adalah metode yang disebut dinamika molekuler. Sayangnya, metode ini bisa memakan waktu lama, terutama untuk protein besar seperti Covid-19 spike, yang memiliki hampir 3.000 residu – bahan penyusun utama semua protein. Metode kami jauh lebih cepat, tetapi tentu saja kami harus membuat asumsi penyederhanaan yang lebih ketat. Namun, kami dapat dengan cepat mensimulasikan struktur yang jauh lebih besar daripada yang dapat dilakukan metode alternatif.

“Saat ini, belum ada yang menerbitkan eksperimen yang mengidentifikasi struktur kristal protein untuk varian baru Covid-19. Jika struktur baru untuk mutasi virus muncul, maka para ilmuwan dapat dengan cepat menguji pengobatan yang ada dan melihat apakah mekanisme baru tersebut memengaruhi keefektifannya menggunakan metode kami. “

Referensi: “Fleksibilitas dan mobilitas struktur protein terkait SARS-CoV-2” 19 Februari 2021, Laporan Ilmiah.
DOI: 10.1038 / s41598-021-82849-2

University of Warwick adalah anggota pendiri EUTOPIA, jaringan enam universitas Eropa yang bekerja bersama untuk menciptakan model baru pendidikan tinggi di seluruh benua – yang didasarkan pada peningkatan mobilitas, inklusi, dan layanan ke enam komunitas regionalnya.

EUTOPIA berinvestasi dalam pengajaran bersama beasiswa doktoral dan master antara negara-negara Eropa yang berbeda, dan terus membangun sejumlah kolaborasi akademis dan profesional antara Inggris, Prancis, Belgia, Spanyol, Swedia dan Slovenia untuk mengatasi tantangan dunia nyata. Pada tahun 2019, EUTOPIA masuk dalam program bergengsi ERASMUS + “Universitas Eropa”. Informasi lebih lanjut di sini.

Semua data, simulasi dan video untuk struktur protein yang disajikan dalam penelitian ini tersedia untuk umum secara online melalui tautan ini: https: //Warwick.ak.Inggris Raya /flex-covid19-data

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Alat-alat baru dibutuhkan untuk mencegah pandemi penyakit tanaman

Mengamati penyakit tanaman dapat mengungkapkan keamanan pangan. Penyakit tanaman tidak berhenti di perbatasan negara, dan kilometer lautan juga tidak mencegah penyebarannya. Itulah mengapa pengawasan...

Ilmuwan Menjelajahi Tesla Roads Jangan Ambil – Dan Temukan Kekuatan Baru Berguna dalam Penemuan Centennial

Foto eksposur ganda Nikola Tesla pada bulan Desember 1899 duduk di laboratoriumnya di Colorado Springs di sebelah kaca pembesar generator tegangan tinggi sementara mesin...

Untuk Mempercepat Akses, Mikroskopi yang Sangat Dapat Diputar Meninggalkan “Di Bawah Kisi”

Contoh desain ubin yang digunakan pada ulat percobaan C. elegans. Mesin non-grid memberi model fleksibilitas sementara untuk dengan cepat memasuki lingkungan yang menyenangkan....

Lingkar Kuno Munculnya Tektonik Lempeng Data 3,6 Miliar Tahun Lalu – Peristiwa Penting untuk Memperkaya Kehidupan Bumi

Zirkonia yang dipelajari oleh tim peneliti, difoto menggunakan katodoluminesensi, memungkinkan tim untuk melihat bagian dalam kristal menggunakan mikroskop elektron khusus. Lingkar zirkon adalah...

Bisakah kita mengurangi kecanduan opioid? [Video]

Pada 2017, jutaan orang di seluruh dunia kecanduan opioid dan 115.000 meninggal karena overdosis. Opioid adalah obat penghilang rasa sakit paling manjur yang kita miliki,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.