Szybkie pojawienie się nowych szczepów wirusa SARS-CoV-2 zmniejszyło ochronę oferowaną przez szczepionki przeciwko COVID-19. Naukowcy z Indian Institute of Science (IISc) opracowali alternatywny mechanizm, który pozwala na zablokowanie aktywności wirusów takich jak SARS-CoV-2.

Chodzi o nową klasę sztucznych peptydów (cząsteczki o składzie podobnym do białek, ale mniejsze), które mogą nie tylko blokować wnikanie wirusa do ludzkich komórek, ale także zlepiać cząsteczki wirusa (wiriony), co obniża ich zdolność do infekcji.

Interakcja białko-białko jest często podobna do zamka i klucza. Ta interakcja może być utrudniona przez wyprodukowany w laboratorium peptyd, który naśladuje, konkuruje i zapobiega wiązaniu się „klucza” z „zamkiem” lub odwrotnie.

Indyjscy naukowcy zaprojektowali peptydy, które mogą wiązać się z białkiem kolców wirusa SARS-CoV-2 i blokować je. Peptydy te mają kształt spinki do włosów, a każdy z nich może łączyć się z innym podobnym, tworząc dimer. Każdy dimer ma dwie powierzchnie zdolne do wiązania się z dwiema cząsteczkami docelowymi.

Autorzy postawili hipotezę, że obie powierzchnie mogłyby wiązać się z dwoma oddzielnymi białkami docelowymi, blokując ich działanie. Hipotezę przetestowano wykorzystując peptyd o nazwie SIH-5 w celu ukierunkowania interakcji między białkiem Spike (S) SARS-CoV-2 a białkiem ACE2 w ludzkich komórkach.

Białko S jest trymerem – kompleksem trzech identycznych polipeptydów. Każdy z tych polipeptydów zawiera domenę wiążącą receptor (RBD), która wiąże się z receptorem ACE2 na powierzchni komórki gospodarza. Ta interakcja ułatwia wirusowi wniknięcie do komórki.

Peptyd SIH-5 został zaprojektowany do blokowania wiązania RBD z ludzkim ACE 2. Kiedy dimer SIH-5 napotkał białko S, jedna z jego „powierzchni czynnych” była ściśle związana z jedną z trzech RBD na trimerze białka S, a druga powierzchnia związała się z RBD z innego białka S. To „sieciowanie” pozwoliło peptydowi zablokować oba białka S w tym samym czasie.

W trakcie badań okazało się również, że peptyd jest termostabilny i może być przechowywany przez wiele miesięcy w temperaturze pokojowej bez psucia się.

Następnym krokiem było sprawdzenie, czy SIH-5 byłby przydatny do zapobiegania zakażeniu COVID-19. Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół najpierw przetestował peptydy pod kątem toksyczności w komórkach ssaków w laboratorium – okazało się bezpieczne. Następnie w eksperymentach przeprowadzonych w laboratorium Raghavana Varadarajana, profesora w MBU, chomikom podawano peptyd, a następnie poddano ekspozycji na SARS-CoV-2. Zwierzęta nie wykazywały utraty wagi i miały znacznie zmniejszone obciążenie wirusem, a także znacznie ograniczone uszkodzenia komórek w płucach w porównaniu z chomikami eksponowanymi tylko na wirusa.

Autorzy wyrazili przekonanie, że dzięki niewielkim modyfikacjom i inżynierii peptydów to wyprodukowane w laboratorium peptydy może również hamować inne interakcje białko-białko.

Więcej: DOI 10.1038/s41589-022-01060-0 (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/