Inginerii științifici sunt o modalitate mai bună de a bloca virusurile care cauzează infecții respiratorii în copilărie

Peptida antivirală este formată din trei tirbușoane (în verde), care sunt blocate în jurul proteinei de topire a virusului (în portocaliu) pentru a preveni pătrunderea virusului în celule. Gellman Lab a adăugat aminoacizi beta unici la peptidă (în mov) într-un mod care nu a interferat cu această interacțiune esențială și a făcut peptida mai stabilă. Credit: Imagini de Victor Outlaw

Prin proiectarea unei bucăți scurte de proteine ​​sau peptide, care poate preveni atașarea virusurilor parainfluenzale umane la celule, cercetătorii au îmbunătățit o metodă în modelele de rozătoare menite să mențină copiii sănătoși.

Virusii parainfluenzali umani sau HPIV sunt principala cauză a infecțiilor respiratorii din copilărie, responsabile de 30% până la 40% din afecțiuni precum crupul și pneumonia. Virușii afectează, de asemenea, persoanele în vârstă și persoanele cu sisteme imune compromise.

Pentru a infecta oamenii, HPIV trebuie să fie prinși în celule și injectați în materialul lor genetic pentru a începe să producă noi viruși. HPIV3 este cel mai răspândit printre acești viruși. În prezent, nu există vaccinuri sau antivirale aprobate pentru infecția cu HPIV3 la om.

Într-un studiu condus de laboratorul lui Sam Gellman din departamentul de chimie de la Universitatea din Wisconsin – Madison și laboratorul Anne Moscona și Matteo Porotto din Universitatea Columbia, Cercetătorii s-au bazat pe ani de muncă pe tratamente peptidice pentru a genera unul capabil să blocheze procesul de legare a HPIV3.

Cercetătorii și-au publicat concluziile luna trecută în Jurnalul Societății Chimice Americane.

Pentru a intra în celulele gazdă, HPIV utilizează proteine ​​de fuziune specializate, care seamănă cu trei capace plasate unul lângă altul. Lucrările anterioare ale laboratorului Moscona-Porotto au arătat că oamenii de știință ar putea lua o porțiune din această proteină din dop din HPIV3, pot introduce această peptidă în virus și pot împiedica pluta să conducă procesul de infecție. Peptida, ea însăși un dop, este în esență lanțuri cu dopuri antivirus, creând un pachet îngust de șase forme de dop.

Noua peptidă durează mai mult în organism, făcându-l de aproximativ trei ori mai eficient în blocarea infecției la modelele de rozătoare ale bolii decât forma originală.

Echipa de cercetare a început prin a încerca să proiecteze peptida originală pentru a fi mai rezistentă la enzimele digestive ale proteinelor din organism, care pot descompune cu ușurință proteinele și le pot face inutile. Astfel, laboratorul Gellman s-a transformat în elemente neobișnuite pentru a crea o peptidă mai puternică.

Celulele construiesc proteine ​​din alfa aminoacizi. Chimiștii pot crea beta aminoacizi, care sunt similari, dar au un plus de carbon atom. Când peptidele utilizează acești aminoacizi beta acid blocuri de construcție, acestea iau adesea o formă diferită datorită atomului suplimentar. Acest lucru poate ajuta o peptidă să fie ștearsă de enzime care digeră proteinele și supraviețuiesc mai mult.

Cu toate acestea, cercetătorii știau, de asemenea, că dacă forma peptidei s-ar schimba în mod semnificativ ca urmare a acestor blocuri neobișnuite, s-ar putea să nu se blocheze împreună cu proteina de fuziune din plută HPIV.

Acolo, experiența deceniilor de experiență a Gellman Lab în testarea și modificarea peptidelor care conțin beta-aminoacizi a devenit critică.

„Știm care parte a peptidei este legată de proteina sa țintă. Deci, am știut că putem modifica doar reziduurile care nu sunt direct implicate în legarea proteinelor virale “, spune Victor Outlaw, cercetător postdoctoral în laborator și unul dintre primii autori ai raportului. În testele de laborator, au văzut că peptida atent modificată a fost încă puternic legat de proteina virusului.

Într-o altă îmbunătățire, inițiată de laboratorul Moscona-Porotto, oamenii de știință au legat peptida de o moleculă de colesterol. Acest supliment gras ajută peptida să alunece în membrana celulelor grase, unde poate bloca cel mai bine virusul.

„Ipoteza noastră a fost că combinația dintre beta aminoacizii și colesterolul ar crește eficacitatea antivirală”, spune Outlaw, care a explicat că colesterolul a ajutat peptida să ajungă acolo unde trebuia să meargă, în timp ce schimbarea formei din beta aminoacizi a permis peptidei să rămână. mai mult în corp.

După cum spera echipa de cercetare, când au dat noua peptidă șoarecilor de bumbac, a durat mult mai mult în plămâni decât versiunea anterioară, datorită rezistenței sale la digestie de către enzime. Peptida a fost administrată la nasul șoarecilor.

Pentru a testa cât de bine a funcționat peptida pentru a preveni infecția, șoarecii de bumbac au primit noua peptidă înainte de a fi expuși la HPIV3. Comparativ cu animalele care nu aveau peptide antivirale, cei cărora li s-a administrat peptida îmbunătățită au avut de 10 ori mai puțini viruși în plămâni.

Și în comparație cu peptida care era mai sensibilă la enzime, peptida mai puternică a redus încărcătura virală de aproximativ trei ori, sugerând că abilitatea noii peptide de a evita digestia în organism o ajută să blocheze mai bine infecția.

Deși abordarea nu a fost încă testată la oameni și cercetătorii trebuie să rafineze și să testeze în continuare sistemul, aceasta oferă o nouă strategie pentru prevenirea sau tratarea potențială a acestor infecții comune.

Colaborarea de cercetare caută acum să producă peptide de a doua generație care să dureze și mai mult în organism. De asemenea, vor să testeze cât de bine poate peptida modificată să blocheze infecția cu virusuri conexe. Această cercetare suplimentară ar putea apropia tratamentul peptidic de studiile clinice.

„A fost o avere foarte bună să ne alăturăm grupurilor care aveau nevoi și abilități complementare”, spune Gellman. “A fost într-adevăr un mare efort comun.”

Referință: „Ingineria peptidelor rezistente la protează pentru prevenirea infecției respiratorii virale respiratorii umane” de 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 și Anne Moscona, 7 aprilie 2021, Jurnalul Societății Chimice Americane.
DOI: 10.1021 / jacs.1c01565

Această lucrare a fost susținută de Institutele Naționale de Sănătate (subvenții R01AI114736, R01 GM056414, F32 GM122263 și T32 GM008349.)

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.