Forscher der Universität Kanazawa Bericht im Journal of Physical Chemistry Letters Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskopie-Studien, die Aufschluss über die mögliche Rolle des Proteins des offenen Leserahmens 6 (ORF6) bei COVID-19-Symptomen geben.
Während viele Länder auf der ganzen Welt eine Atempause von der starken Ausbreitung von SARS-CoV-2-Infektionen erleben, die zu tragischen Krankheitszahlen und mehreren landesweiten Lockdowns zu Beginn des Jahrzehnts führte, gibt es immer noch Fälle von Infektionen.
Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die das Virus im Körper aufrechterhalten, könnte dazu beitragen, wirksamere Behandlungen gegen durch die Krankheit verursachte Krankheiten zu finden und sich gegen künftige Ausbrüche ähnlicher Infektionen zu wappnen. Vor diesem Hintergrund besteht großes Interesse an den Hilfsproteinen, die das Virus produziert, damit es im Körper gedeihen kann.
„Ähnlich wie andere Viren exprimiert SARS-CoV-2 eine Reihe akzessorischer Proteine, um die Wirtsumgebung neu zu programmieren, um seine Replikation und sein Überleben zu begünstigen“, erklären Richard Wong von der Kanazawa University und Noritaka Nishida von der Chiba University und ihre Kollegen in dieser neuesten Ausgabe Bericht. Zu diesen akzessorischen Proteinen gehört ORF6.
Frühere Studien deuten darauf hin, dass ORF6 die Funktion von Interferon 1 (IFN-I) beeinträchtigt, einer bestimmten Art kleiner Proteine, die im Immunsystem verwendet werden, was die Fälle asymptomatischer Infektionen mit SARS-CoV2 erklären könnte. Es gibt auch Hinweise darauf, dass ORF6 die Retention bestimmter Proteine im Zytoplasma verursacht und gleichzeitig den mRNA-Transport aus der Zelle stört, was ein Mittel zur Hemmung der IFN-I-Signalübertragung sein könnte. Der Mechanismus für diese Proteinretention und Transportstörung war jedoch nicht klar.
Um diese Mechanismen aufzuklären, untersuchten die Forscher zunächst, welche Hinweise verschiedene Softwareprogramme auf die Struktur von ORF6 geben könnten. Diese deuteten auf das wahrscheinliche Vorhandensein mehrerer intrinsisch ungeordneter Regionen hin. Auch Kernspinresonanzmessungen bestätigten das Vorhandensein eines sehr flexiblen ungeordneten Segments.
Obwohl sich der maschinelle Lernalgorithmus AlphaFold2 als sehr nützlich für die Bestimmung der Faltung von Proteinen erwiesen hat, schränkt das Vorhandensein dieser intrinsisch ungeordneten Regionen seine Verwendung zur Ermittlung der Struktur von ORF6 ein, weshalb die Forscher die Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskopie (HS-AFM) verwendeten ist in der Lage, Strukturen zu identifizieren, indem es die Topographie von Proben erkennt, so wie die Nadel eines Plattenspielers die Rillen in Vinyl durchquert.
Mithilfe von HS-AFM stellten die Forscher fest, dass ORF 6 hauptsächlich in Form ellipsoider Filamente aus Oligomeren vorliegt – Ketten aus sich wiederholenden Moleküleinheiten, die jedoch kürzer als Polymere sind. Die Länge und der Umfang dieser Filamente waren bei 37 °C am größten und bei 4 °C am geringsten, sodass das Vorhandensein von Fieber für die Bildung größerer Filamente von Vorteil sein könnte. Auch Substrate aus Lipiden – Fettverbindungen – förderten die Bildung größerer Oligomere.
Da HS-AFM Bilder so schnell aufnimmt, war es möglich, nicht nur die Strukturen, sondern auch einige der Dynamiken des ORF6-Verhaltens zu erfassen, einschließlich Kreisbewegung, Proteinassemblierung und Umdrehen. Darüber hinaus ergab eine weitere Computeranalyse, dass die Filamente dazu neigen, sich zu Amyloiden zu aggregieren, wie dies bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen der Fall ist, und dass dies zu Komplikationen bei den COVID-19-Symptomen führen kann. Wie die Forscher betonen, dient diese Aggregation dazu, „eine große Anzahl von Wirtsproteinen, insbesondere Transkriptionsfaktoren, die an der IFN-I-Signalübertragung beteiligt sind, effektiv zu binden“.
Da diese Filamente in Gegenwart bestimmter Alkohole, Harnstoff oder Natriumdodecylsulfat aufbrechen, schließen Wong, Nishida und ihre Kollegen, dass das Protein größtenteils durch hydrophobe Wechselwirkungen zusammengehalten wird. „Potenzielle arzneimitteltaugliche Kandidaten, die ORF6-Aggregate durch Störung hydrophober Wechselwirkungen dissoziieren, sollten in naher Zukunft in Betracht gezogen und getestet werden, um ihren therapeutischen Wert bei der Behandlung und Behandlung von COVID-19 zu bewerten“, erklären die Forscher.
Mehr Informationen:
Goro Nishide et al., Nanoskopische Aufklärung der spontanen Selbstassemblierung des Open Reading Frame 6 (ORF6)-Proteins des Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), Das Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c01440