Main menu

Pages

الكيمياء وفيروس كورونا الجزء الثاني : بنية البروتين سبايك Chem vs COVID: spike protein structure

 


الكيمياء وفيروس كورونا الجزء الثاني : بنية البروتين سبايك

Chem vs COVID: spike protein structure

 

الكيمياء وفيروس كورونا الجزء الثاني : بنية البروتين سبايك Chem vs COVID: spike protein structure


لتحميل الملف بصيغة pdf من هنا

 

 

 

في الجزء الثاني من سلسلة الكيمياء وفيروس كورونا ، التي تم العمل عليها من قبل الجمعية الأمريكية ، في كيفية تحديد بنية البروتين سبايك وماهي العوامل التي ساعدت في مقاومة الفيروس.

 

يحتوي الفيروس SARS-CoV-2 على 26 بروتينًا. وهذا قليل جداً مقارنة بجسم الإنسان  الذي يحتوي على ما يقارب إلى 400000 بروتين. من هذا العدد المحدود من البروتينات ، حظي بروتين واحد على اهتمام العلماء أكثر من البروتينات الباقيه خلال العام الماضي وهو : بروتين سبايك spike protein .

 

يعتبر البروتين الشائك spike هو المفتاح او الأداة التي تسمح للفيروس بالدخول إلى خلايا أجسامنا. فهو يرتبط بإنزيم ، ACE2 ، الموجود في أغشية الخلايا في جميع أجزاء أجسامنا ، بما في ذلك معظم الأعضاء الحيوية.

 

يحتوي بروتين سبايك على منطقتين ، S1 و S2 كأختصار. S1 هو الجزء العلوي من البروتين ، الجزء الذي يرتبط بإنزيم ACE2. حيث يؤدي هذا الارتباط إلى تغيير شكل بروتين سبايك. S2 هو الجزء السفلي من البروتين الذي يندمج بعد ذلك مع غشاء الخلية البشرية. وهذا ما يمكن او يسمح للفيروس بالدخول إلى خلايانا.

 

ما نسميه بروتين سبايك هو في الواقع "trimer" مكون من ثلاثة بروتينات فردية. يوجد ما يقارب من 26 trimers للبروتين سبايك لكل جسيم فيروسي. كل trimer مرصعة بجزيئات سكر تسمى الجليكانات Glycans ، والتي تعمل كنوع من التمويه الجزيئي ، حيث تعمل على إخفاء البروتين الشائك من جهاز المناعة في أجسادنا.

 

يعرف العلماء كل هذه المعلومات الهائلة عن بروتين سبايك، نتيجة استخدام المجهر الإلكتروني فائق البروده cryo-electron microscopy. حازت هذه التقنية على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2017 ، وتتضمن إطلاق إلكترونات على هدف متجمد لتحديد بنيته.

 

 

للقيام بذلك ، يتم تجميد عينات من البروتين سبايك بسرعة عند درجات حرارة منخفضة جدًا. يمنع هذا التجميد السريع بلورات الجليد من التكون ، مما يسمح بتجميد البروتينات ومراقبتها في أشكالها وهياكلها المعتادة.

 

ثم يقوم المجهر الإلكتروني بإطلاق شعاع من الإلكترونات في العينة بشكل متكرر ، مما ينتج عنه عدد من الصور ثنائية الأبعاد من زوايا مختلفة. من خلال الجمع بين هذه الصور ثنائية الأبعاد ، يمكننا بناء صورة ثلاثية الأبعاد للبروتين.

 

كانت معرفة بنية البروتين سبايك مفيدة بشكل خاص في مكافحة الفيروس. أولاً ، لقد عجلت في تطوير اللقاحات ، التي يعتمد الكثير منها على بروتين سبايك. على وجه الخصوص ، فإن لقاح Novovax الذي قد يتلقى الموافقة على استخدامه قريبًا يعتمد على الجسيمات النانوية المكونة من بروتينات سبايك المستقرة.

 

ثانيًا ، ساعدتنا معرفة بنية البروتين سبايك على فهم كيفية عمله في أجسامنا: كيف يساعد الفيروس على التسلل والدخول إلى خلايانا ، وكيف يمكن أن تؤثر الأدوية المحتملة لمكافحة الفيروس عليه. يساعدنا أيضًا على فهم كيف تحاول أجسامنا المضادة تحييد الفيروس الذي تستهدفه.

 

 

أخيرًا ، يسمح لنا بفهم كيفية تأثير الطفرات الجينية على الفيروس. يمكن لبعض هذه الطفرات إدخال تغييرات على بنية البروتين الشائك ، لذا فإن القدرة على مقارنة الهياكل بين المتغيرات المختلفة للفيروس تساعدنا على فهم كيفية تأثير هذه التغييرات عليه.

 

 

 

شاهد ايضاً :

الكيمياء و فيروس كورونا - الجزء الأول : دور العلم في مكافحة فايروس كورونا

 

 

 

 

المصادر

·        Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020;382:727–733. doi: 10.1056/NEJMoa2001017.

·        Wuhan Municipal Health Commission. Report of clustering pneumonia of unknown etiology in Wuhan City. http://wjw.wuhan.gov.cn/front/web/showDetail/2019123108989. Accessed 31 Dec 2019

·        Guan WJ, Ni ZY, Hu Y et al (2020) Clinical characteristics of 2019 novel coronavirus infection in China. Medrxiv. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.06.20020974v1

·        WHO. Novel coronavirus (2019-nCoV) situation reports. https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/situation-reports/. Accessed 20 Jan 2020

·        Coronavirus Study Group (2020) Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: the species and its viruses – a statement of the Coronavirus Study Group. Biorxiv. ttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.937862v1.full

·        National Health Commission Update on February 27, 2020. http://www.nhc.gov.cn/xcs/yqtb/202002/d5e15557ee534fcbb5aaa9301ea5235f.shtml. Accessed 27 Feb 2020

·        Xu X, Chen P, Wang J, et al. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. Sci China Life Sci. 2020;63:457–460. doi: 10.1007/s11427-020-1637-5.

·        National Health Commission of the People’s Republic of China. New coronavirus pneumonia prevention and control program (trial version 7th ed). http://www.nhc.gov.cn/yzygj/s7653p/202003/46c9294a7dfe4cef80dc7f5912eb1989.shtml Accessed 4 Apr 2020

·        Song Z, Xu Y, Bao L et al (2019) From SARS to MERS, thrusting coronaviruses into the spotlight. Viruses 11. 10.3390/v11010059

·        Wu A, Peng Y, Huang B et al (2020) Genome composition and divergence of the novel coronavirus (2019-nCoV) originating in China. Cell Host Microbe. 10.1016/j.chom.2020.02.001

·        Zhu Z, Zhang Z, Chen W, et al. Predicting the receptor-binding domain usage of the coronavirus based on kmer frequency on spike protein. Infect Genet Evol. 2018;61:183–184. doi: 10.1016/j.meegid.2018.03.028.

·        He Y, Zhou Y, Liu S, et al. Receptor-binding domain of SARS-CoV spike protein induces highly potent neutralizing antibodies: implication for developing subunit vaccine. Biochem Biophys Res Commun. 2004;324:773–781. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.09.106.

·        Lam TT, Shum MH, Zhu HC et al (2020) Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature. 10.1038/s41586-020-2169-0

·        Qiu H, Wu J, Hong L et al (2020) Clinical and epidemiological features of 36 children with coronavirus disease 2019 (COVID-19) in Zhejiang, China: an observational cohort study. Lancet Infect Dis. 10.1016/S1473-3099(20)30198-5

 

 

 

 

 



Comments

contents title