Ahli biologi menggunakan kristalografi yang dilakukan di Sumber Cahaya Lanjutan Berkeley Lab untuk mengungkap struktur protein virus baru yang tidak biasa – ScienceDaily

Ahli biologi menggunakan kristalografi yang dilakukan di Sumber Cahaya Lanjutan Berkeley Lab untuk mengungkap struktur protein virus baru yang tidak biasa – ScienceDaily


Sebuah tim peneliti HIV, ahli biologi seluler, dan ahli biofisika yang bersatu untuk mendukung sains COVID-19 menentukan struktur atom dari protein virus korona yang dianggap membantu patogen menghindari dan mengurangi tanggapan dari sel kekebalan manusia. Peta struktural – yang sekarang diterbitkan di Prosiding National Academy of Sciences, tetapi telah menjadi akses terbuka untuk komunitas ilmiah sejak Agustus – telah meletakkan dasar untuk perawatan antivirus baru yang disesuaikan secara khusus untuk SARS-CoV-2, dan memungkinkan penyelidikan lebih lanjut tentang bagaimana virus yang baru muncul merusak tubuh manusia.

“Menggunakan kristalografi sinar-X, kami membuat model atom ORF8, dan menyoroti dua wilayah unik: satu yang hanya ada di SARS-CoV-2 dan leluhur kelelawar terdekatnya, dan satu yang tidak ada di virus korona lainnya,” kata penulis utama James Hurley, seorang profesor UC Berkeley dan mantan ilmuwan fakultas di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). “Daerah ini menstabilkan protein – yang merupakan protein yang disekresikan, tidak terikat pada membran seperti karakteristik protein lonjakan virus – dan membuat antarmuka antarmolekul baru. Kami, dan orang lain dalam komunitas penelitian, percaya antarmuka ini terlibat dalam reaksi yang entah bagaimana membuat SARS-CoV-2 lebih patogen daripada strain asalnya. “

Biologi struktural menjadi sorotan

Membuat peta struktur protein selalu membutuhkan tenaga kerja yang intensif, karena para ilmuwan harus merekayasa bakteri yang dapat memompa keluar molekul dalam jumlah besar, memanipulasi molekul tersebut menjadi bentuk kristal murni, dan kemudian mengambil banyak, banyak gambar difraksi sinar-X dari kristal tersebut. Gambar-gambar ini – dihasilkan saat berkas sinar-X memantulkan atom dalam kristal dan melewati celah di kisi, menghasilkan pola bintik – digabungkan dan dianalisis melalui perangkat lunak khusus untuk menentukan lokasi setiap atom. Proses yang melelahkan ini bisa memakan waktu bertahun-tahun, tergantung kerumitan proteinnya.

Bagi banyak protein, proses pembuatan peta dibantu dengan membandingkan struktur molekul yang tidak terpecahkan dengan protein lain dengan urutan asam amino serupa yang telah dipetakan, memungkinkan para ilmuwan untuk membuat tebakan tentang bagaimana protein terlipat menjadi bentuk 3D-nya.

Namun untuk ORF8, tim harus memulai dari awal. Urutan asam amino ORF8 sangat berbeda dengan protein lain sehingga para ilmuwan tidak memiliki referensi untuk bentuk keseluruhannya, dan bentuk 3D dari proteinlah yang menentukan fungsinya.

Hurley dan rekannya di UC Berkeley, yang berpengalaman dalam analisis struktural protein HIV, bekerja dengan Marc Allaire, ahli biofisik dan kristalografi di Berkeley Center for Structural Biology, yang berlokasi di Advanced Light Source (ALS) Berkeley Lab. Bersama-sama, tim bekerja dalam overdrive selama enam bulan – laboratorium Hurley menghasilkan sampel kristal dan menyerahkannya kepada Allaire, yang akan menggunakan beamlines sinar-X ALS untuk mengambil gambar difraksi. Dibutuhkan ratusan kristal dengan berbagai versi protein dan ribuan gambar difraksi yang dianalisis oleh algoritme komputer khusus untuk menyatukan struktur ORF8.

“Virus korona bermutasi secara berbeda dari virus seperti influenza atau HIV, yang dengan cepat mengakumulasi banyak perubahan kecil melalui proses yang disebut hipermutasi. Dalam virus korona, bongkahan besar asam nukleat terkadang berpindah melalui rekombinasi,” jelas Hurley. Jika ini terjadi, daerah protein baru yang besar dapat muncul. Analisis genetik yang dilakukan sangat awal pada pandemi SARS-CoV-2 mengungkapkan bahwa strain baru ini telah berevolusi dari virus corona yang menginfeksi kelelawar, dan bahwa mutasi rekombinasi yang signifikan telah terjadi di area genom yang mengkode protein, yang disebut ORF7, ditemukan di banyak virus korona. Bentuk baru ORF7, bernama ORF8, dengan cepat menarik perhatian ahli virologi dan ahli epidemiologi karena kejadian divergensi genetik yang signifikan seperti yang terlihat pada ORF8 sering menjadi penyebab virulensi strain baru.

“Pada dasarnya, mutasi ini menyebabkan ukuran protein menjadi dua kali lipat, dan hal yang berlipat ganda tidak terkait dengan lipatan yang diketahui,” tambah Hurley. “Ada sekitar setengah inti yang terkait dengan jenis lipatan yang diketahui dalam struktur terpecahkan dari virus korona sebelumnya, tetapi separuh lainnya sama sekali baru.”

Menjawab panggilan

Seperti begitu banyak ilmuwan yang mengerjakan penelitian COVID-19, Hurley dan rekan-rekannya memilih untuk membagikan temuan mereka sebelum data dapat dipublikasikan dalam jurnal peer-review, memungkinkan orang lain untuk memulai studi tindak lanjut yang berdampak berbulan-bulan lebih awal dari proses publikasi tradisional. telah mengizinkan. Seperti yang dijelaskan oleh Allaire, krisis serba bisa yang disebabkan oleh pandemi mengubah semua orang di komunitas penelitian menjadi pola pikir pragmatis. Alih-alih mengkhawatirkan siapa yang menyelesaikan sesuatu terlebih dahulu, atau berpegang teguh pada batasan bidang studi khusus mereka, para ilmuwan berbagi data lebih awal dan sering, dan mengambil proyek baru ketika mereka memiliki sumber daya dan keahlian yang dibutuhkan.

Dalam hal ini, rekan penulis Hurley di UC Berkeley memiliki keahlian protein virus dan kristalografi, dan Allaire, seorang kolaborator lama, berada tepat di atas bukit, juga dengan keahlian kristalografi dan, yang terpenting, garis sinar yang masih beroperasi. ALS telah menerima dana khusus dari CARES Act untuk tetap beroperasi untuk investigasi COVID-19. Tim mengetahui dari meninjau analisis genomik SARS-CoV-2 yang diposting pada bulan Januari bahwa ORF8 adalah bagian penting dari teka-teki pandemi (yang kemudian jauh lebih kabur), sehingga mereka mulai bekerja.

Penulis telah pindah ke proyek lain, puas bahwa mereka meletakkan dasar bagi kelompok lain untuk mempelajari ORF8 secara lebih rinci. (Saat ini, ada beberapa penyelidikan yang sedang difokuskan pada bagaimana ORF8 berinteraksi dengan reseptor sel dan bagaimana berinteraksi dengan antibodi, karena individu yang terinfeksi tampaknya menghasilkan antibodi yang mengikat ORF8 selain antibodi khusus untuk protein permukaan virus.)

“Saat kami memulai ini, proyek lain telah ditunda, dan kami memiliki kesempatan unik ini untuk berjongkok dan memecahkan masalah yang mendesak,” kata Allaire, yang merupakan bagian dari Divisi Biofisika Molekuler dan Bioimaging Terintegrasi Berkeley Lab. “Kami bekerja sangat erat, dengan banyak bolak-balik, sampai kami melakukannya dengan benar. Ini benar-benar salah satu kolaborasi terbaik dalam karier saya.”

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Slot Online

Author Image
adminProzen