‘Trái tim’ SARS-CoV-2 dưới hình ảnh giải phẫu 3 chiều

Lần đầu tiên “trái tim” của virus nguy hiểm SARS-CoV-2 được đưa ra ánh sáng dưới dạng hình ảnh 3D.
Dữ liệu X-quang chồng chéo của protease trong SARS-CoV-2 cho thấy sự khác biệt về cấu trúc giữa protein ở nhiệt độ phòng (màu cam) và cấu trúc đông lạnh (màu trắng). Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ).
Dữ liệu X-quang chồng chéo của protease trong SARS-CoV-2 cho thấy sự khác biệt về cấu trúc giữa protein ở nhiệt độ phòng (màu cam) và cấu trúc đông lạnh (màu trắng). Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ).

Mới đây, nhóm nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ) đã công bố kết quả hình ảnh “giải phẫu” protease - enzyme được xem là “trái tim” của SARS-CoV-2, cho phép virus sinh sản. Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.

Theo Eurekalert, nghiên cứu được thực hiện dưới sự hỗ trợ của phương pháp quét tia X ở nhiệt độ phòng. Đây là lần đầu tiên “trái tim” của virus nguy hiểm nhất hiện nay được đưa ra ánh sáng dưới dạng hình ảnh 3D, trong môi trường gần nhất với môi trường tế bào. 

Kết quả này đánh dấu bước quan trọng đầu tiên trong mục tiêu cốt lõi của các nhà nghiên cứu. Đó là xây dựng mô hình 3 chiều toàn diện về protein enzyme của SARS-CoV-2. Mô hình này sẽ được sử dụng để thúc đẩy các mô phỏng siêu máy tính, từ đó tìm ra các chất ức chế nhằm ngăn chặn cơ chế sao chép của virus và chấm dứt được đại dịch Covid-19.

Đầu những năm 2000, trong đại dịch SARS, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra virus lây nhiễm tế bào thông qua hai protein. Một là thụ thể có tên gọi là enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2), giúp virus liên kết với các tế bào. Hai là loại enzyme gọi là protease xuyên màng loại II (TMPRSS2), làm trung gian cho sự lây nhiễm của tế bào.

“Protease không thể thiếu trong vòng đời của virus. Protein này có hình dạng giống như trái tim. Và nó đích thị là trái tim của virus SARS-CoV-2 khi giúp chúng nhân lên, sinh sản và lây lan gây bệnh. Nếu ức chế được protease, virus sẽ không thể sản xuất các protein cần thiết cho quá trình sao chép. Đó chính là lý do protease được coi là thành phần quan trọng trong công cuộc sản xuất, điều chế thuốc chống Covid-19”, ông Jonathan Kovalevsky, đại diện nhóm nghiên cứu của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne, nói.

‘Trái tim’ SARS-CoV-2 dưới hình ảnh giải phẫu 3 chiều ảnh 1

Các tinh thể protease SARS-CoV-2 được trồng trong Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne. Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ).

Cấu trúc của protease đã được biết đến trước đây dưới dạng các tinh thể đông lạnh. Theo kết quả của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne, đây là lần đầu tiên dựng 3D cấu trúc của enzyme này đo ở nhiệt độ phòng - gần nhất với nhiệt độ sinh lý nơi các tế bào hoạt động. 

Các tinh thể protease SARS-CoV-2 được nuôi trồng trong phòng thí nghiệm. Để xây dựng một mô hình hoàn chỉnh về cấu trúc protein, đòi hỏi phải xác định từng yếu tố trong cấu trúc và cách chúng được sắp xếp. 

Tia X là tia lý tưởng giúp phát hiện các nguyên tố nặng như carbon, nitơ và oxy. Do cường độ của chùm tia X tại hầu hết synchrotron nên các mẫu sinh học thường phải đông lạnh đến khoảng -174 độ C, để có thể chịu được bức xạ đủ lâu và thu thập dữ liệu.

‘Trái tim’ SARS-CoV-2 dưới hình ảnh giải phẫu 3 chiều ảnh 2

Enzyme protease có hình dạng giống như trái tim. Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ).

Nhằm kéo dài tuổi thọ của các mẫu protein kết tinh rồi đo chúng ở nhiệt độ phòng, các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne đã khuyếch đại các tinh thể đủ để đáp ứng nghiên cứu cryo synchrotron. Sau đó, họ sử dụng máy X-quang trong nhà có chùm tia cường độ thấp.

Enzyme protease bao gồm các chuỗi axit amin với mô hình lặp lại của các nguyên tử nitơ-carbon-carbon tạo thành xương sống của protein. Enzyme được gấp lại thành hình dạng 3 chiều cụ thể, tạo ra các túi đặc biệt - nơi một phân tử thuốc sẽ gắn vào.

Nghiên cứu cũng chỉ ra nếu tiếp tục phát triển thuốc dựa trên việc sử dụng enzyme protease đông lạnh có thể dẫn đến các kết luận chưa chính xác về cấu trúc của nó.

Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ hoàn thành mô hình 3D của protease chính trong virus SARS-CoV-2. Công việc này sử dụng phương pháp tán xạ neutron tại lò phản ứng đồng vị.

Theo Zing
Dùng AI để dự đoán chính xác hơn nguồn gốc các khối u
Dùng AI để dự đoán chính xác hơn nguồn gốc các khối u
(Ngày Nay) - Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã thiết kế một công cụ sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) dự đoán nguồn gốc của các khối u khó xác định với độ chính xác ngang bằng hoặc thậm chí vượt qua khả năng phán đoán của các nhà bệnh lý học.
Lên Tinder để tìm việc
Lên Tinder để tìm việc
(Ngày Nay) - Đối mặt với tỷ lệ thất nghiệp cao và sự cạnh tranh khốc liệt, một bộ phận giới trẻ tại Trung Quốc đang sử dụng Tinder và các ứng dụng hẹn hò khác như một công cụ tìm kiếm cơ hội việc làm.
Những điều cần biết về Met Gala 2024
Những điều cần biết về Met Gala 2024
(Ngày Nay) - Trong vòng ba tuần nữa, các nhà thiết kế cùng những "nàng thơ" thời trang, giới mộ điệu và người có tầm ảnh hưởng nhất thế giới sẽ quy tụ tại Bảo tàng Nghệ thuật Metropolitan ở Thành phố New York cho đêm hội thời trang có quy mô lớn bậc nhất: Met Gala.
Tạo hành lang pháp lý cho ứng dụng trợ lý ảo phát triển
Tạo hành lang pháp lý cho ứng dụng trợ lý ảo phát triển
(Ngày Nay) - Theo ông Nguyễn Phú Tiến, Phó Cục trưởng Cục Chuyển đổi số Quốc gia (Bộ Thông tin và Truyền thông), tiến trình nghiên cứu quy định pháp lý liên quan đến trợ lý ảo nói riêng và các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nói chung tại Việt Nam đã và đang tiến hành tích cực.
Khai quật, khảo cổ học hệ thống nền móng điện Cần Chánh trong Đại Nội Huế.
Thừa Thiên-Huế: Sẵn sàng khởi công phục dựng Điện Cần Chánh
(Ngày Nay) - Giám đốc Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế Hoàng Việt Trung cho biết, dự án Tu bổ, phục hồi và tôn tạo di tích Điện Cần Chánh đang được trình Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch thẩm định. Sau khi hoàn thành các thủ tục, dự kiến dự án sẽ được khởi công trong quý IV năm 2024.
Ban tổ chức tặng sách cho các thư viện công cộng, thư viện trường học, tủ sách tư nhân có phục vụ cộng đồng; các trại giam, trại tạm giam trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên - Huế.
Ngày Sách Việt Nam: Khơi dậy khát vọng cống hiến của tuổi trẻ
(Ngày Nay) - Ngày 19/4, tại Thư viện Tổng hợp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Sở Văn hóa và Thể thao tỉnh phối hợp với Đại học Huế, Sở Giáo dục và Đào tạo, Viện Nghiên cứu phát triển tỉnh tổ chức khai mạc Ngày Sách và Văn hóa đọc Việt Nam; giới thiệu 2 ấn phẩm mới của Tủ sách Huế và phát động cuộc thi Đại sứ Văn hóa đọc năm 2024.
Không giữ giới có năm điều suy hao
Không giữ giới có năm điều suy hao
(Ngày Nay) - Sống ở đời ai cũng mong muốn gia đạo bình an, sự nghiệp ổn định và phát triển. Tuy vậy, không nhiều người biết rằng nền tảng của những mong ước thiện lành đó chính là phước đức.