فرایند شکل گیری ویروس کرونا با موفقیت شبیه سازی شد

یک فیزیکدان در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، و دانشجوی سابقش برای اولین بار با موفقیت فرایند شکل گیری ویروس کرونا، SARS-CoV-2، را مدل سازی کردند.

به گزارش تک ناک، رویا زندی، استاد فیزیک و نجوم در UCR، و سیو لی، محقق فوق دکتری در آزمایشگاه مواد دریاچه سونگشان در چین، در مقاله‌ای که در مجله Viruses منتشر شده است، از روی اجزای تشکیل دهنده SARS-CoV-2 درک کلی از مونتاژ و شکل‌گیری آن ارائه می‌کنند.
زندی گفت: درک مونتاژ ویروسی همیشه یک گام کلیدی منجر به استراتژی‌های درمانی بوده است. آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های متعدد ویروس‌هایی مانند اچ‌آی‌وی و ویروس هپاتیت B، تأثیر قابل‌توجهی در کشف مونتاژ آنها و ارائه ابزاری برای مبارزه با آنها داشته است.
زندی توضیح داد: یک مرحله حیاتی در چرخه زندگی هر ویروس، بسته بندی ژنوم آن به ویریون ها یا ذرات ویروسی است. این یک امر چالش برانگیز برای ویروس های حاد تنفسی مانند SARS-CoV-2، با ژنوم RNA بسیار بزرگشان است. در واقع، کروناویروس ها بزرگترین ژنوم شناخته شده ویروس را دارند که از RNA به عنوان ماده ژنتیکی خود استفاده می کند.
ویروس SARS-CoV-2 دارای چهار پروتئین ساختاری است: پوشش (E)، غشاء (M)، نوکلئوکپسید (N) و اسپایک (S) .پروتئین‌های ساختاری M، E، و N برای مونتاژ و تشکیل پوشش ویروسی – بیرونی‌ترین لایه ویروس که از ویروس محافظت می‌کند و به تسهیل ورود به سلول‌های میزبان کمک می‌کند، ضروری هستند.
این فرآیند در غشای محفظه میانی شبکه آندوپلاسمی گلژی یا ERGIC، یک سیستم غشایی پیچیده که پوشش لیپیدی ویروس کرونا را فراهم می‌کند، رخ می‌دهد. مونتاژ کروناویروس ها در مقایسه با بسیاری از ویروس‌های دیگر منحصر به فرد است زیرا این فرآیند در غشاء ERGIC رخ می‌دهد.
اکثر مطالعات محاسباتی تا به امروز از مدل‌های درشت دانه استفاده می‌کنند که در آن فقط جزئیات مربوط به مقیاس‌هایی با طول بزرگ برای تقلید از اجزای ویروسی استفاده می‌شود. در طول سال‌ها، مدل‌های درشت دانه چندین فرآیند مونتاژ ویروس را توضیح داده‌اند که منجر به اکتشافات مهمی شده است.
زندی می‌گوید: در این مقاله، با استفاده از مدل‌های درشت دانه، ما توانسته‌ایم فرایند شکل گیری ویروس کرونا را با موفقیت مدل‌سازی کنیم. پروتئین‌های N، RNA را متراکم می‌کنند تا کمپلکس فشرده RNP را که با پروتئین‌های M تعبیه شده در غشاء سلولی، در تعامل خواهد بود، را تشکیل دهند.
او اضافه کرد که جوانه زدن، یعنی زمانی که بخشی از غشاء که شروع به انحنا می کند، تشکیل ویروس را کامل می کند. مدلی که زندی و لی توسعه دادند به آنها اجازه داد مکانیسم های الیگومریزاسیون پروتئین، تراکم RNA توسط پروتئین های ساختاری و برهم‌کنش های غشای سلولی-پروتئین را کشف کنند. همچنین به آنها اجازه داد تا عواملی را که مونتاژ ویروس را کنترل می کنند، پیش بینی کنند.
لی گفت: «کار ما مواد و اجزای کلیدی را نشان می‌دهد که در بسته‌بندی ژنوم طولانی SARS-CoV-2 نقش دارند. مطالعات تجربی در مورد نقش خاص هر یک از چندین پروتئین ساختاری دخیل در تشکیل ذرات ویروسی، در حال افزایش است، اما بسیاری از جزئیات نامشخص باقی می‌ماند.
به گفته زندی، بینش ارائه شده در مقاله پژوهشی و مقایسه یافته‌ها با مشاهدات تجربی می‌تواند بخشی از این جزئیات را ارائه دهد و طراحی داروهای ضدویروسی مؤثری برای دستگیری ویروس‌های کرونا در مرحله مونتاژ را اطلاع دهد.
وی گفت: جنبه های فیزیکی مونتاژ ویروس کرونا که در مدل ما کاوش شده است، نه تنها برای دانشمندان علوم فیزیکی که شروع به استفاده از روش های مبتنی بر فیزیک برای مطالعه ویروس های پوشش دار کرده اند، بلکه برای ویروس شناسانی که تلاش می کنند تا برهم‌کنش های پروتئینی کلیدی در تجمع و جوانه زدن ویروس را بیابند، جالب توجه است. ما اکنون درک بهتری از این که چه فعل و انفعالاتی برای بسته بندی ژنوم و تشکیل ویروس مهم است داریم. این اولین باری است که ما توانسته ایم تعامل بین ژنوم و پروتئین ها ر