p Para entender melhor como o novo coronavírus se comporta e como pode ser interrompido, os cientistas concluíram um mapa tridimensional que revela a localização de cada átomo em uma molécula de enzima crítica para a reprodução do SARS-CoV-2. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, usaram o espalhamento de nêutrons para identificar informações importantes para melhorar a eficácia dos inibidores de drogas projetados para bloquear o mecanismo de replicação do vírus. A pesquisa é publicada no Journal of Biological Chemistry .

p O vírus SARS-CoV-2, que causa a doença COVID-19, expressa longas cadeias de proteínas compostas por aproximadamente 1, 900 resíduos de aminoácidos. Para o vírus se reproduzir, essas cadeias precisam ser quebradas e cortadas em filamentos menores por uma enzima chamada protease principal. A enzima protease ativa é formada por duas moléculas de proteína idênticas mantidas juntas por ligações de hidrogênio. O desenvolvimento de um medicamento que iniba ou bloqueie a atividade da protease impedirá que o vírus se replique e se espalhe para outras células do corpo.

p "Esta nova informação é exatamente o que é necessário para projetar inibidores com um maior grau de especificidade, garantindo que as moléculas do inibidor estão se ligando fortemente aos seus alvos pretendidos e desativando a protease, "disse Andrey Kovalevsky do ORNL, autor correspondente.

p Experimentos de nêutrons revelaram pela primeira vez que o local contendo os aminoácidos onde as cadeias de proteínas são cortadas está em um estado reativo eletricamente carregado e não em um estado de repouso ou neutro, contrário às crenças anteriormente defendidas. Segundo, eles mapearam a localização de cada átomo de hidrogênio nos locais onde os inibidores se ligariam à enzima protease, bem como as cargas elétricas dos aminoácidos associados. Os experimentos também mapearam toda a rede de ligações de hidrogênio entre as moléculas de proteína que mantêm a enzima unida e permitem que ela inicie o processo químico de corte das cadeias de proteínas.

p "Metade dos átomos nas proteínas são hidrogênio. Esses átomos são peças-chave na função enzimática e são essenciais para a forma como as drogas se ligam, "Kovalevsky disse." Se não soubermos onde estão esses hidrogênios e como as cargas elétricas são distribuídas dentro da proteína, não podemos desenvolver inibidores eficazes para a enzima. "

p O estudo de nêutrons da equipe baseia-se em pesquisas anteriores publicadas no jornal Nature Communications , criando uma estrutura atômica completa da enzima protease. Os pesquisadores também disponibilizaram seus dados publicamente para a comunidade científica antes de ambos os artigos serem publicados para acelerar as soluções para a pandemia global.

p Os nêutrons são sondas ideais para estudar estruturas biológicas porque são não destrutivos e altamente sensíveis a elementos leves como o hidrogênio. Os experimentos de espalhamento de nêutrons foram realizados no High Flux Isotope Reactor e Spallation Neutron Source no ORNL. As amostras de proteínas foram sintetizadas em instalações adjacentes no Centro de Biologia Molecular Estrutural.

p "Esta pode ser a estrutura de nêutrons mais rápida de uma proteína já produzida. Começamos experimentos com nêutrons em maio, e dentro de cinco meses, obtivemos e publicamos nossos resultados. Isso geralmente leva anos, "disse o autor correspondente do ORNL, Leighton Coates." Este trabalho demonstra o que podemos fazer em Oak Ridge. Tudo foi feito aqui do início ao fim. As proteínas foram expressas, purificado, e cristalizado, e todos os dados foram coletados e analisados ​​no local - uma abordagem totalmente integrada verticalmente. "

p A equipe agora usará as informações recém-obtidas para investigar as propriedades de ligação de candidatos a moléculas de drogas para produzir terapêuticas COVID-19 aprimoradas.

p "Não é apenas a primeira vez que alguém obtém uma estrutura de nêutrons de uma proteína de coronavírus, mas também é a primeira vez que alguém olha para esta classe de enzimas proteases usando nêutrons, "disse Daniel Kneller do ORNL, o primeiro autor do estudo. "É um excelente exemplo de cristalografia de nêutrons servindo à comunidade quando ela mais precisa."