‘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
Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng: Doanh nghiệp phải được đặt ở vị trí trung tâm của đổi mới sáng tạo
Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng: Doanh nghiệp phải được đặt ở vị trí trung tâm của đổi mới sáng tạo
(Ngày Nay) - Sáng 4/10 đã diễn ra Ngày hội Đổi mới sáng tạo quốc gia năm 2026 với chủ đề: “Đổi mới sáng tạo - Động lực phát triển của toàn xã hội”. Sự kiện do Bộ Khoa học và Công nghệ chủ trì, phối hợp với UBND thành phố Hà Nội tổ chức. Tham dự có: Ủy viên Bộ Chính trị, Giám đốc Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Đoàn Minh Huấn; Phó Thủ tướng Chính phủ Hồ Quốc Dũng cùng đông đảo đại biểu.
Biến đổi khí hậu và nguy cơ gia tăng các bệnh dịch do muỗi
Biến đổi khí hậu và nguy cơ gia tăng các bệnh dịch do muỗi
(Ngày Nay) - Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu và thay đổi chu kỳ lượng mưa, tạo điều kiện thuận lợi cho các loài muỗi Anopheles (truyền bệnh sốt rét) và Aedes (truyền bệnh sốt xuất huyết) sinh sôi, mở rộng địa bàn hoạt động. Đây là cảnh báo vừa được các nhà khoa học thuộc Đại học Monash (Australia) công bố trên tạp chí Science Advances, với lời kêu gọi cộng đồng quốc tế cần khẩn cấp phối hợp ứng phó với gánh nặng dịch bệnh đang gia tăng.
Triều Tiên tuyên bố thử tên lửa siêu vượt âm
Triều Tiên tuyên bố thử tên lửa siêu vượt âm
(Ngày Nay) - Ngày 4/10, Hãng thông tấn Trung ương Triều Tiên (KCNA) đưa tin nước này đã tiến hành cuộc huấn luyện phóng tên lửa đạn đạo chiến lược tầm trung có khả năng cơ động quỹ đạo và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), nhằm nâng cao khả năng tác chiến của lực lượng tên lửa.
Khi "thành trì" băng tuyết Argentina tan chảy với tốc độ kỷ lục
Khi "thành trì" băng tuyết Argentina tan chảy với tốc độ kỷ lục
(Ngày Nay) - Từng được xem là một trong những sông băng ổn định hiếm hoi trên thế giới, Perito Moreno, một trong những thắng cảnh nổi tiếng nhất của Argentina và là biểu tượng của vùng băng tuyết Patagonia, đang tan chảy và thu hẹp với tốc độ chưa từng thấy trong lịch sử.
Việt Nam - Canada: Mở rộng không gian hợp tác mới
Việt Nam - Canada: Mở rộng không gian hợp tác mới
(Ngày Nay) - Chuyến thăm cấp Nhà nước của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tới Canada đánh dấu bước nâng cấp đáng kể trong quan hệ Việt Nam - Canada, đưa quan hệ hai nước từ khuôn khổ hợp tác vốn tập trung nhiều vào thương mại và giao lưu nhân dân sang một giai đoạn mang tính chiến lược hơn, với phạm vi hợp tác mở rộng sang chuỗi cung ứng, công nghệ tiên tiến, an ninh năng lượng, quốc phòng và an ninh hàng hải.
Google thử nghiệm chip AI trong không gian
Google thử nghiệm chip AI trong không gian
(Ngày Nay) - Ngày 2/10, công ty Google thuộc Tập đoàn Alphabet đã phóng vệ tinh mẫu thử nghiệm lên quỹ đạo nhằm đánh giá khả năng hoạt động của chip TPU trong môi trường khắc nghiệt của không gian.
Đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh và Bến Thành – Cần Giờ đồng loạt thi công những phiến dầm đầu tiên
Đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh và Bến Thành – Cần Giờ đồng loạt thi công những phiến dầm đầu tiên
(Ngày Nay) - Ngày 1/10/2026, Công ty CPĐT &PT Đường sắt Cao tốc VinSpeed - chủ đầu tư hai tuyến đường sắt tốc độ cao đầu tiên tại Việt Nam và Công ty CPĐT&XD SGC - đơn vị thi công đã chính thức triển khai đúc những phiến dầm đầu tiên cho hai tuyến đường sắt tốc độ cao Hà Nội - Quảng Ninh và Bến Thành - Cần Giờ. Đây là cột mốc đặc biệt, đánh dấu khả năng làm chủ công nghệ và thời điểm thi công bước vào giai đoạn tăng tốc nhằm đưa hai tuyến đi vào vận hành sớm ngay trong năm 2029.