Các nhà khoa học IISc phát triển các protein nhỏ có thể ngăn ngừa nhiễm trùng vòi trứng

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Chemical Biology, các miniprotein không chỉ có thể ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào tế bào của chúng ta mà còn có thể kết tụ các phần tử virus lại với nhau, làm giảm khả năng lây nhiễm của chúng.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng sự tương tác giữa protein-protein thường giống như một chiếc khóa và một chiếc chìa khóa.

Họ nói rằng sự tương tác này có thể bị cản trở bởi một miniprotein do phòng thí nghiệm tạo ra bắt chước, cạnh tranh và ngăn "khóa" liên kết với "khóa" hoặc ngược lại.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng cách tiếp cận này để thiết kế các protein nhỏ có thể liên kết và chặn protein đột biến trên bề mặt của virus SARS-CoV-2, giúp virus này xâm nhập và lây nhiễm các tế bào của con người.

Sự liên kết này còn được đặc trưng rộng rãi bởi kính hiển vi điện tử lạnh (cryo-EM) và các phương pháp lý sinh khác.

Các miniprotein này là các peptit hình xoắn, hình kẹp tóc, mỗi peptit có khả năng bắt cặp với một loại khác của nó, tạo thành cái được gọi là dimer. Mỗi bó dimeric thể hiện hai mặt để tương tác với hai phân tử mục tiêu.

Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng hai khuôn mặt sẽ liên kết với hai protein mục tiêu riêng biệt, khóa cả bốn thành một phức hợp và ngăn chặn hành động của các mục tiêu.

Jayanta Chatterjee, Phó Giáo sư tại Đơn vị Vật lý Sinh học Phân tử (MBU), IISc, và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Nhưng chúng tôi cần bằng chứng về nguyên lý". Nhóm nghiên cứu đã quyết định kiểm tra giả thuyết của họ bằng cách sử dụng một trong những protein nhỏ gọi là SIH-5 để nhắm mục tiêu sự tương tác giữa protein đột biến của SARS-CoV-2 và protein ACE2 trong tế bào người.

Protein đột biến là một phức hợp gồm ba polypeptit giống nhau, mỗi polypeptit đều chứa Miền liên kết thụ thể (RBD) liên kết với thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào chủ, tạo điều kiện thuận lợi cho virus xâm nhập vào tế bào.

SIH-5 miniprotein được thiết kế để ngăn chặn sự liên kết của RBD với ACE2 của con người.

Khi một chất dimer SIH-5 gặp protein S, một trong các mặt của nó liên kết chặt chẽ với một trong ba RBD trên bộ ba protein S và mặt còn lại liên kết với một RBD từ một protein S khác.

Liên kết chéo này cho phép miniprotein chặn cả hai protein S cùng một lúc.

Chatterjee cho biết: “Một số monome có thể chặn mục tiêu của chúng.

Các nhà nghiên cứu cho biết trong điều kiện cryo-EM, các protein S được SIH-5 nhắm mục tiêu dường như gắn liền với nhau.

Somnath Dutta, Trợ lý Giáo sư tại MBU và là một trong những tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi mong đợi sẽ thấy một phức hợp gồm một trimer tăng đột biến với SIH-5 peptit. Nhưng tôi thấy một cấu trúc dài hơn nhiều.

Dutta và những người khác nhận ra rằng các protein đột biến đang bị buộc phải hình thành chất dimer và kết tụ thành phức hợp với miniprotein.

Kiểu kết tụ này có thể bất hoạt đồng thời nhiều protein đột biến của cùng một loại virus và thậm chí nhiều phần tử virus.

Miniprotein cũng được phát hiện là ổn định trong nhiều tháng ở nhiệt độ phòng mà không bị suy giảm chất lượng.

Để kiểm tra xem SIH-5 có hữu ích trong việc ngăn ngừa nhiễm COVID-19 hay không, nhóm nghiên cứu đầu tiên đã thử nghiệm độc tính của miniprotein trong tế bào động vật có vú trong phòng thí nghiệm và thấy nó an toàn.

Tiếp theo, trong các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Raghavan Varadarajan, Giáo sư tại MBU, chuột hamster được tiêm miniprotein, sau đó là tiếp xúc với SARS-CoV-2.

Những con vật này không bị sụt cân và đã giảm đáng kể lượng vi rút cũng như ít bị tổn thương tế bào hơn nhiều so với những con chuột hamster chỉ tiếp xúc với virus.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng với những sửa đổi nhỏ và kỹ thuật peptit, miniprotein do phòng thí nghiệm tạo ra này cũng có thể ức chế các tương tác protein-protein khác.

Theo Boldsky