‘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
Loạt phim Việt làm nên “kỷ lục doanh thu lịch sử” trong Quý 1/2026
Vì sao phim Việt đầu năm đại thắng ngàn tỷ đồng?
(Ngày Nay) - Các phim Việt Nam ra rạp kể từ đầu năm 2026 đến hết tháng 3/2026 gặt thành công lớn khi lập kỷ lục doanh thu phòng vé lên tới 1.130 tỷ đồng , vượt qua con số 1.110 tỷ đồng cùng kỳ năm ngoái . Điều này cho thấy khán giả đang rất ủng hộ và thích xem phim Việt.
Tổng vốn đầu tư toàn xã hội tăng gần 11% vào Quý I
Tổng vốn đầu tư toàn xã hội tăng gần 11% vào Quý I
(Ngày Nay) - Cục Thống kê, Bộ Tài chính vừa công bố, hoạt động đầu tư trong quý I/2026 tiếp tục duy trì đà tăng trưởng tích cực, với quy mô vốn toàn xã hội mở rộng và dòng vốn đầu tư nước ngoài gia tăng rõ rệt.
Bộ trưởng, Chủ nhiệm Văn phòng Chính phủ Trần Văn Sơn chủ trì họp báo Chính phủ thường kỳ.
Nỗ lực bảo đảm nguồn cung xăng dầu, cung ứng đủ điện
(Ngày Nay) - Chiều 4/4, tại Hà Nội, Văn phòng Chính phủ tổ chức họp báo Chính phủ thường kỳ dưới sự chủ trì của Bộ trưởng, Chủ nhiệm Văn phòng Chính phủ Trần Văn Sơn. Tại họp báo, đại diện lãnh đạo một số bộ, ngành trả lời câu hỏi của các phóng viên liên quan những vấn đề nóng đang được dư luận xã hội quan tâm.
Bộ Giáo dục và Đào tạo đã yêu cầu tất cả trường học phải công khai đơn vị cung cấp thức ăn, thực phẩm trên trang thông tin điện tử, phương tiện thông tin đại chúng.
Bộ Giáo dục và Đào tạo yêu cầu các trường học phải công khai đơn vị cung cấp thức ăn, thực phẩm
(Ngày Nay) - Chiều 4/4, tại cuộc họp báo Chính phủ thường kỳ, ông Hoàng Đức Minh, Vụ trưởng Vụ Học sinh sinh viên (Bộ Giáo dục và Đào tạo) cho biết Bộ Giáo dục và Đào tạo đã yêu cầu tất cả trường học phải công khai đơn vị cung cấp thức ăn, thực phẩm trên trang thông tin điện tử, phương tiện thông tin đại chúng.
Bác bỏ tối hậu thư, Iran ra cảnh báo ngược lại với Mỹ
Bác bỏ tối hậu thư, Iran ra cảnh báo ngược lại với Mỹ
(Ngày Nay) - Bộ chỉ huy quân sự trung tâm của Iran đã bác bỏ lời đe dọa của Tổng thống Mỹ Donald Trump về việc phá hủy cơ sở hạ tầng quan trọng của nước này nếu Iran không chấp nhận một thỏa thuận hòa bình trong vòng 48 giờ.
Thủ tướng tiếp Đại sứ Kuwait tại Việt Nam
Thủ tướng tiếp Đại sứ Kuwait tại Việt Nam
(Ngày Nay) - Ngày 4/4, tại Trụ sở Chính phủ, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính đã tiếp ông Yousef Ashour Al-Sabbagh, Đại sứ Kuwait tại Việt Nam để trao đổi về các biện pháp thúc đẩy quan hệ Đối tác Chiến lược và hợp tác bảo đảm an ninh năng lượng giữa hai nước.