Die Rolle der Mutation in Nukleoproteinen von SARS-CoV-2

Wissenschaftler des Bundesforschungszentrums „Grundlagen der Biotechnologie“ der Russischen Akademie der Wissenschaften haben zusammen mit ausländischen Kollegen gezeigt, dass menschliche 14-3-3-Proteine, die für ihre Rolle bei der Replikation vieler Viren bekannt sind, sich unterschiedlich an mehr binden häufig mutierende regulatorische Teile von Nukleoproteinen (N-Protein) des SARS-CoV-2-Virus.

Vermutlich verändert das Ergebnis dieser Korrelation sowohl den Viruslebenszyklus als auch 14-3-3-abhängige Zellfunktionen. Die Wechselwirkungskraft des 14-3-3- und N-Proteins wird stark durch Mutationen in den bestimmten Teilen des letzteren beeinflusst, und die Forschungsergebnisse, die in veröffentlicht wurden Zeitschrift für Molekularbiologiekann bei der Arzneimittelforschung gegen neue Coronavirus-Stämme nützlich sein.

Das Nucleocapsid-Protein (Nucleoprotein oder N-Protein) ist bei einzelsträngigen RNA-Viren, einschließlich Coronaviren, üblich und für die Replikation, Verpackung und Speicherung des viralen Genoms verantwortlich. Seine Struktur hat einen zentralen regulatorischen Teil, der aus etwa 30 Aminosäureresten besteht (hauptsächlich die Reste von Serin und Arginin, die sogenannte SR-reiche Region), wo spezielle zelluläre Enzyme Phosphatgruppen von ATP-Molekülen übertragen (sie phosphorylieren).

Solche Modifikationen veranlassen menschliche 14-3-3-Proteine ​​dazu, N-Protein zu binden. 14-3-3-Proteine ​​sind an einer Reihe von entscheidenden Zellprozessen beteiligt: ​​Sie regulieren die Aktivität der Proteinpartner, ihre intrazelluläre Verteilung und ihre Interaktion untereinander und sind so beteiligt an der Regulation von Zellzyklus, Stoffwechsel, Genaktivität, und Zelltod (Apoptose).

„In unserer bisherigen Arbeit haben wir gezeigt, dass 14-3-3-Proteine ​​das Nukleokapsid-Protein von SARS-CoV-2 erkennen, und wir konnten den genauen Bereich ihrer Wechselwirkung bestimmen. Jetzt haben wir uns entschlossen zu prüfen, ob andere ähnliche Bereiche in N Protein existieren“, erklärt Kristina Tugaeva, die Erstautorin der Arbeit, Mitglied der Gruppe „Protein-Protein-Interaktion“ des Bundesforschungszentrums „Grundlagen der Biotechnologie“ der Russischen Akademie der Wissenschaften.

Diese Aufgabe ist wichtig, da der 14-3-3-bindende Teil des N-Proteins in der SR-reichen Region lokalisiert ist, die ein Hotspot viraler Mutationen ist. Beim S-Protein scheinen die Folgen von Mutationen offensichtlich: Sie erleichtern das Eindringen von Viren in die Zelle oder helfen, dem Immunsystem zu entkommen, während die Auswirkungen von Mutationen beim N-Protein weitgehend unbekannt sind, obwohl es das N-Protein ist der Hauptfaktor der Pathogenität.

Die Autoren fanden heraus, dass 14-3-3-Proteine ​​ortsselektiv eine von zwei phosphorylierten Pseudo-Repeats in der SR-Region des SARS-CoV-2-Nukleoproteins erkennen: zentriert bei Ser197, früher identifiziert, und eine neue Stelle, zentriert bei Thr205. Interessanterweise stellte sich heraus, dass die Bindungskraft (Affinität) des zweiten Bereichs für alle Mitglieder der 14-3-3-Familie enger war.

Strukturelle Erkenntnisse führten zu dem Schluss, dass die Ser197- und Thr205-Reste im N-Protein zu nahe beieinander liegen, als dass 14-3-3 beide binden könnte. Dank der Interaktion mit 14-3-3 konnte die regulatorische SR-Region des N-Proteins vor Zellenzymen geschützt werden, die durch Entfernung von Phosphatgruppen den Zelllebenszyklus beeinflussen können.

„Daher haben wir vermutet, dass Mutationen im N-Protein des Coronavirus die Bindungseffizienz von 14-3-3 beeinflussen. Außerdem spielen genau jene ungeordneten Regionen eine Rolle, die für Mutationen besonders empfindlich sind. Dazu könnten die Ergebnisse unserer neuen Forschung beitragen.“ die Entdeckung von Medikamenten gegen neue Coronavirus-Stämme“, schließt Kristina Tugaeva.