Вирус снова находится в центре внимания международного сообщества, поскольку Южная Корея сталкивается с крупнейшей вспышкой MERS за пределами Ближнего Востока. Во время вспышки на карантин были помещены более 2800 человек. Всемирная организация здравоохранения сообщила о 19 смертельных случаях и 154 подтвержденных случаях в своем последнем обновлении.Вирус появился в 2012 году и в основном распространялся на Ближнем Востоке до 2014 года, когда случаи были выявлены в США, Великобритании, Франции и Италии.
На сегодняшний день, по данным ВОЗ, 25 стран сообщили о случаях заболевания.«Вирус поражает людей по-разному, и для многих симптомы не опасны для жизни, но для других он может привести к тяжелой респираторной недостаточности», — сказал Эндрю Месекар, профессор структурной биологии рака Purdue Walther и профессор биологических наук и химии, возглавляющий группу Исследовательская команда. «Это угроза общественному здоровью, к которой мы относимся очень серьезно, и в настоящее время не существует лечения или вакцины. Мы продолжаем изучать вирус, чтобы улучшить наше понимание того, как он работает, и способов предотвращения его распространения».Месекар и Арун Гош, заслуженный профессор химии, медицинской химии и молекулярной фармакологии из Purdue Иана П. Ротвелла, изучают вирус, создают и тестируют молекулярные соединения, которые могут привести к потенциальным методам лечения, вскоре после того, как был обнаружен MERS.
Команда определила молекулы, которые ингибируют фермент, необходимый для репликации вируса MERS, а также обнаружила характеристику фермента, которая сильно отличается от других коронавирусов, семейства вирусов, к которому принадлежит MERS-CoV, сказал Месекар.«Этот фермент является основной мишенью — ахиллесовой пятой вируса — и мы были взволнованы, обнаружив действующий ингибитор, но результаты нас озадачили», — сказал он. «Поведение сильно отличалось от того, что предсказывала наша работа с SARS и другими родственными коронавирусами. Поэтому мы исследовали происходящее, чтобы собрать воедино всю историю.
Теперь у нас есть новая ценная информация для научного сообщества, работающего над MERS».Команда нацелена на фермент в вирусе MERS, называемый 3C-подобной протеазой, без которой вирус не может создавать больше вирусов для дальнейшего распространения инфекции. Оказавшись внутри клетки, вирус создает длинную цепь большого вирусного белка, которую необходимо разрезать в определенных точках, чтобы высвободить отдельные белки, которые выполняют различные функции в создании новых вирусных частиц.
По словам Мезекара, 3C-подобная протеаза отвечает за выполнение 11 необходимых разрезов для успешной репликации вируса, и без этого процесс останавливается.Одна копия 3C-подобной протеазы должна найти и связываться с другим идентичным 3C-подобным «близнецом» протеазы, чтобы выполнять свою функцию. Белки, которым для выполнения своей функции требуется связывание с двойным белком, называются димерами.
Все протеазы в коронавирусах являются димерами, и большинство из них имеют сильное притяжение к белкам своего идентичного типа и очень прочно связываются с образованием димера.Mesecar и его коллеги обнаружили, что протеаза MERS необычна тем, что она не имеет сильного притяжения к своим идентичным протеазам и, следовательно, с трудом образует свой димер. Это означает, что отдельная MERS 3C-подобная протеаза будет оставаться одиночной намного дольше, а ее димер будет распадаться намного легче, чем протеаза SARS или другие коронавирусы, сказал Месекар.
Команда обнаружила, что образование димера протеазы MERS может быть стимулировано связыванием третьей молекулы в определенном месте на ее поверхности, чтобы вызвать образование сильного димера. Конкретный сайт — это место, где протеаза обычно связывается с цепью белка, которую она должна разрезать. По его словам, когда эта связь образуется, протеаза имеет повышенное сродство к другим 3C-подобным протеазам и создает более прочную связь, поскольку образует свой димер.
Это также был сайт, на который команда нацелилась с молекулой ингибитора. Посылая другую молекулу для присоединения и блокирования этого ключевого сайта, протеаза не сможет связываться с цепью вирусного белка, и репликация вируса будет остановлена.Однако произошел поворот в том, что произошло, когда команда начала добавлять молекулы ингибитора для взаимодействия с протеазой.
В низких дозах ингибитор увеличивал способность одиночной протеазы MERS находить двойника, эффективно активируя протеазу. Как только ингибитор связывался с одной копией протеазы, он быстро находил вторую идентичную протеазу с образованием димера. По словам Мезекара, если у второй протеазы был свободный сайт связывания, она была способна связываться и разрезать цепь вирусного белка, необходимую для репликации.По его словам, когда команда исследовала этот неожиданный результат и увеличила дозу ингибитора, ученые обнаружили, что он заполняет целевые сайты всех 3C-подобных протеаз, и его активность будет успешно заблокирована.
«Мы были очень удивлены, увидев, что эта молекула ингибитора, которая потенциально может остановить вирус, может также иметь потенциал для увеличения его активности», — сказал он. «При низких концентрациях ингибитора мы наблюдали увеличение активности протеазы, но при высоких концентрациях она была полностью отключена. Это усложняет работу, поскольку продолжается работа по превращению этого ингибитора в жизнеспособное лечение. Мы должны быть уверены, что вся цель молекулы связываются с ингибитором ».
Документ с подробным описанием их результатов был опубликован в Journal of Biological Chemistry 8 июня. Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения и Фондом рака Вальтера.Помимо Месекара и Гоша, соавторами Пердью стали аспиранты Сакши Томар, Хизер Л. Оссвальд и Прасант Р. Ньялапатла; постдокторант Сара Э. Сент-Джон; специалист по исследованию белков Лейк Н. Пол; и студентка Мелани Л. Джонстон.
Марк Р. Денисон, доцент микробиологии и иммунологии в Медицинском центре Университета Вандербильта, также является соавтором.Команда исследователей изучала взаимодействие молекулы ингибитора с 3C-подобной протеазой, выделенной из вируса MERS, но затем планирует изучить взаимодействие ингибитора с полноценным вирусом внутри клетки, сказал Месекар.
По его словам, группа также изучит другие молекулы потенциальных ингибиторов.«С помощью этой работы мы зафиксировали атомную структуру протеазы, которая представляет собой карту для разработки новых эффективных лекарств для борьбы с MERS», — сказал Месекар, который также является заместителем директора Центра исследований рака Университета Пердью.
