एक्स-रे आकार प्रोटीन संरचना पर ‘दिल’ के COVID-19 वायरस — ScienceDaily


शोधकर्ताओं के एक दल के विभाग में ऊर्जा के ओक रिज और Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में प्रदर्शन किया गया है, पहले कमरे के तापमान का एक्स-रे माप पर सार्स-CoV-2 मुख्य प्रोटीज — एंजाइम है कि adware वायरस के रूप में पुन: पेश.

एक्स-रे माप मार्क में एक महत्वपूर्ण पहला कदम’ शोधकर्ताओं का अंतिम लक्ष्य के निर्माण के लिए एक व्यापक 3 डी मॉडल के एंजाइमी प्रोटीन. मॉडल का उपयोग किया जाएगा अग्रिम करने के लिए सुपरकंप्यूटिंग सिमुलेशन खोजने के उद्देश्य से दवा inhibitors ब्लॉक करने के लिए वायरस की प्रतिकृति तंत्र और अंत में मदद के COVID-19 महामारी. उनके शोध के परिणामों को सार्वजनिक रूप से उपलब्ध हैं और जर्नल में प्रकाशित किया गया प्रकृति संचार.

सार्स-CoV-2 है कि वायरस रोग का कारण बनता COVID-19. वायरस reproduces द्वारा व्यक्त की लंबी श्रृंखला प्रोटीन होना चाहिए कि छोटे में कटौती की लंबाई के द्वारा protease एंजाइम.

“प्रोटीज के लिए अपरिहार्य है वायरस के जीवन चक्र है । प्रोटीन की तरह आकार का है एक वेलेंटाइन का दिल है, लेकिन यह वास्तव में दिल के वायरस की अनुमति देता है कि यह करने के लिए दोहराने और फैल गया । अगर आप को रोकना प्रोटीज और दिल को रोकने, वायरस का उत्पादन नहीं कर सकते प्रोटीन के लिए आवश्यक हैं कि इसकी प्रतिकृति. यही कारण है कि प्रोटीज माना जाता है इस तरह के एक महत्वपूर्ण दवा लक्ष्य,” कहा ORNL के एंड्री Kovalevsky, इसी लेखक. जबकि संरचना से जाना जाता है cryogenically संरक्षित क्रिस्टल, “यह पहली बार है की संरचना इस एंजाइम मापा गया है कमरे के तापमान पर है, जो महत्वपूर्ण है क्योंकि यह के पास शारीरिक तापमान जहां कोशिकाओं काम है।”

निर्माण एक पूरा मॉडल के प्रोटीन की संरचना की पहचान करने की आवश्यकता है प्रत्येक तत्व के भीतर की संरचना और वे कैसे व्यवस्थित कर रहे हैं. एक्स-रे कर रहे हैं के लिए आदर्श का पता लगाने के भारी तत्वों जैसे कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के परमाणुओं की है. की वजह से तीव्रता का एक्स-रे मुस्कराते हुए पर सबसे बड़े पैमाने पर सिंक्रोट्रॉन सुविधा है, जैविक नमूने के तौर पर होना चाहिए cryogenically जमे हुए के लिए लगभग 100 K, या लगभग शून्य से 280 डिग्री फारेनहाइट सामना करने के लिए, विकिरण के लिए लंबे समय पर्याप्त डेटा एकत्र होने के लिए.

का विस्तार करने के लिए जीवन भर के सघन प्रोटीन के नमूने और उन्हें मापने कमरे के तापमान पर, ORNL शोधकर्ताओं बढ़ी क्रिस्टल की तुलना में बड़ा के लिए आवश्यक सिंक्रोट्रॉन क्रायो-अध्ययन और प्रयोग किया जाता एक घर में एक्स-रे मशीन है कि सुविधाओं के एक कम तीव्र बीम.

“बढ़ती प्रोटीन क्रिस्टल और डेटा एकत्रित कर रहा है एक थकाऊ और समय लेने वाली प्रक्रिया है । समय में यह आम तौर पर लेता है तैयार करने के लिए और जहाज करने के लिए नमूना एक सिंक्रोट्रॉन, हम सक्षम थे विकसित करने के लिए क्रिस्टल, माप लेने शुरू और डेटा का विश्लेषण ने कहा,” ORNL के डैनियल Kneller, अध्ययन के पहले लेखक. “और, जब वहाँ एक महामारी के साथ कई वैज्ञानिकों जुटाने का अध्ययन करने के लिए इस समस्या है, वहाँ नहीं है एक दिन स्पेयर करने के लिए.”

इस protease एंजाइम के होते हैं एमिनो एसिड की जंजीरों के साथ एक दोहरा पैटर्न के नाइट्रोजन कार्बन-कार्बन परमाणुओं है कि फार्म की रीढ़ की हड्डी प्रोटीन. पक्ष के समूहों एमिनो एसिड की इमारत ब्लॉकों, या “अवशेष,” विस्तार से प्रत्येक के केंद्रीय रीढ़ कार्बन परमाणुओं. एंजाइम है में मुड़ा हुआ एक विशेष 3 डी आकार, बनाने के लिए विशेष जेब है, जहां एक दवा अणु देते हैं होगा.

अध्ययन से पता चला महत्वपूर्ण संरचनात्मक असमानताओं के बीच झुकाव की रीढ़ की हड्डी के कुछ अवशेषों में कमरे के तापमान और क्रायोजेनिक नमूने हैं । अनुसंधान से पता चलता है कि ठंड क्रिस्टल शुरू हो सकता है संरचनात्मक कलाकृतियों में परिणाम सकता है कि एक कम सही समझ के प्रोटीज संरचना है ।

टीम के परिणामों को साझा किया जा रहा के साथ, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में ORNL-विश्वविद्यालय टेनेसी के राज्यपाल की कुर्सी जेरेमी स्मिथ, जो आयोजन कर रहे हैं दवा डॉकिंग का उपयोग कर सिमुलेशन शिखर सम्मेलन में ORNL — देश की सबसे तेजी से सुपर कंप्यूटर.

“शोधकर्ताओं ने क्या कर रहे हैं पर शिखर सम्मेलन है लेने जाना जाता दवा यौगिकों और कोशिश कर रहा करने के लिए computationally उन्हें बाध्य करने के लिए मुख्य प्रोटीज के लिए दवा repurposing, के रूप में अच्छी तरह के रूप में नए सुराग में अन्य संभावित दवा उम्मीदवारों ने कहा,” ORNL इसी लेखक Leighton Coates. “हमारे कमरे के तापमान डेटा इस्तेमाल किया जा रहा है का निर्माण करने के लिए एक और अधिक सटीक मॉडल उन लोगों के लिए सिमुलेशन में सुधार और नशीली दवाओं के डिजाइन गतिविधियों.”

शोधकर्ताओं ने’ अगले चरण को पूरा करने में 3 डी मॉडल के सार्स-CoV-2 मुख्य protease है का उपयोग करने के लिए न्यूट्रॉन बिखरने पर ORNL के उच्च प्रवाह आइसोटोप रिएक्टर और Spallation न्यूट्रॉन स्रोत है । न्यूट्रॉन के लिए आवश्यक हैं का पता लगाने में हाइड्रोजन परमाणुओं, जो में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते के कई उत्प्रेरक कार्य करता है और नशीली दवाओं के डिजाइन के प्रयासों.

प्रोटीज प्लास्मिड डीएनए बनाने के लिए इस्तेमाल किया एंजाइम द्वारा प्रदान की गई थी Argonne के संरचनात्मक जीव विज्ञान केंद्र में उन्नत फोटॉन स्रोत है । क्रिस्टलीकरण के प्रोटीन में इस्तेमाल किया एक्स-रे बिखरने प्रयोगों में प्रदर्शन किया गया था ORNL के केंद्र के लिए स्ट्रक्चरल और आण्विक जीवविज्ञान.

इसके अलावा करने के लिए Kovalevsky, Kneller, और Coates, कागज के लेखकों में हैं ORNL के Gwyndalyn फिलिप्स, ह्यूग एम ओ ‘ नील और पॉल Langan; और Argonne के रॉबर्ट Jedrzejczak, लुसी Stols और Andrzej Joachimiak.

काम के द्वारा वित्त पोषित किया गया ORNL की प्रयोगशाला निर्देशित अनुसंधान और विकास कार्यक्रम, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एलर्जी और संक्रामक रोगों के स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान, और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के साथ, सुविधाओं के समर्थन से डो कार्यालय के विज्ञान है.



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