‘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
Thiếu tá Hà Thanh thuyết minh phòng truyền thống cho các chiến sĩ mới.
Không phải cứ cầm súng mới là chiến đấu
(Ngày Nay) - Là một người vợ, một người mẹ nhưng trên hết là một người con của Tổ quốc, những nữ quân nhân luôn xứng đáng được tôn vinh với sự hi sinh cao cả cho sự nghiệp bền vững của dân tộc. Hơn 15 năm công tác tại quân đội, Thiếu tá Đinh Thị Hà Thanh luôn hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình, tỏa sáng với phẩm chất “Anh hùng - bất khuất - trung hậu - đảm đang”.
Ta đi theo ánh lửa từ trái tim mình...
Ta đi theo ánh lửa từ trái tim mình...
(Ngày Nay) - Tròn 80 năm xây dựng, chiến đấu và trưởng thành, dưới sự lãnh đạo tuyệt đối, trực tiếp về mọi mặt của Đảng, Quân đội nhân dân Việt Nam cùng với toàn dân đã lập nên những chiến công vĩ đại trong sự nghiệp giải phóng dân tộc, bảo vệ Tổ quốc.
Quân đội Ukraine thiếu hụt nhân lực nghiêm trọng
Quân đội Ukraine thiếu hụt nhân lực nghiêm trọng
(Ngày Nay) - Vào một buổi chiều giá lạnh gần đây tại thành phố Kovel, miền Tây Ukraine, một người đàn ông tóc bạc, mặc quân phục chuẩn bị lên tàu. Vài phút sau, tàu rời ga trong một hành trình dài về phía Đông đất nước, hướng đến tiền tuyến trong cuộc chiến với Nga.
Ảnh minh hoạ.
Nga phát triển phương pháp mới chống bệnh huyết khối
(Ngày Nay) - Các nhà khoa học thuộc Đại học Vật lý và Công nghệ Moskva và Trung tâm Khoa học Lâm sàng Liên bang về Y học Hóa lý mang tên Lopukhin trực thuộc Cơ quan Y Sinh Liên bang của Nga đã phát triển một phương pháp mới để phân tích các hoạt chất sinh học có tác dụng trong việc tìm kiếm thuốc chống đông máu - những chất ngăn chặn hình thành cục máu đông.
Tiết mục biểu diễn văn nghệ của các thành viên Tổ chức Giao lưu Văn hóa Việt Nam-Australia (VACEO). Ảnh: Lê Đạt/PV TTXVN tại Australia.
2024 là năm "bội thu" của ngoại giao văn hóa Việt Nam
(Ngày Nay) - Trao đổi văn học nghệ thuật, trao đổi văn hóa du lịch, giao lưu thể thao, trao đổi học thuật, trao đổi triển lãm và các hoạt động văn hóa khác là những biểu hiện chính của ngoại giao văn hóa.
“Việt Nam là bạn…”
“Việt Nam là bạn…”
(Ngày Nay) - Không chỉ bảo vệ vững chắc Tổ quốc, Quân đội nhân dân Việt Nam còn cử lực lượng tham gia hoạt động Gìn giữ Hòa bình Liên Hợp Quốc tại các quốc gia và khu vực đói nghèo, có xung đột vũ trang tại Châu Phi. Cùng với đó, bộ đội ta cũng từng lên đường hỗ trợ Thổ Nhĩ Kỳ khắc phục hậu quả động đất… Tại sao phải cử bộ đội đi lo những chuyện “thiên hạ”? Đó có phải là những việc làm phù phiếm và viển vông?