‘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
Vui xuân Bính Ngọ - Sắc màu văn hóa Hưng Yên
Vui xuân Bính Ngọ - Sắc màu văn hóa Hưng Yên
(Ngày Nay) - Tiếp nối sứ mệnh bảo tồn và lan tỏa các giá trị di sản, Bảo tàng Dân tộc học Việt Nam giới thiệu chương trình “Vui xuân Bính Ngọ: Sắc màu văn hóa Hưng Yên” . Sự kiện sẽ diễn ra trong hai ngày mồng 5 và mồng 6 Tết (tức ngày 21 & 22/02/2026), hứa hẹn mang đến một không gian Tết truyền thống kết hợp cùng những trải nghiệm thú vị khám phá di sản văn hóa Hưng Yên, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu văn hóa của công chúng trong dịp nghỉ lễ.
Thăm làng dược liệu độc nhất vô nhị tại Việt Nam
Thăm làng dược liệu độc nhất vô nhị tại Việt Nam
(Ngày Nay) - Làng Nghĩa Trai có tuổi đời gần 1.000 năm nổi tiếng với nghề trồng và chế biến dược liệu truyền thống, đặc biệt hoa cúc chi "tiến vua," mệnh danh là “làng dược liệu” độc nhất vô nhị của Việt Nam.
Olympic mùa Đông 2026: Bước ngoặt cho tương lai
Olympic mùa Đông 2026: Bước ngoặt cho tương lai
(Ngày Nay) - Sau hơn 2 tuần tranh tài sôi động, Thế vận hội mùa Đông Milan-Cortina 2026 đã khép lại, để lại dấu ấn sâu đậm không chỉ ở thành tích mà còn ở tinh thần thể thao, những câu chuyện nhân văn và định hình lại cách tổ chức Olympic trong tương lai. Chủ tịch Ủy ban Olympic quốc tế (IOC) Kirsty Coventry nhận định kỳ đại hội này đã “vượt mọi kỳ vọng”, trở thành minh chứng cho sức sống bền bỉ của phong trào Olympic trong bối cảnh thế giới nhiều biến động.
Phát triển mô hình AI thúc đẩy thám hiểm không gian sâu
Phát triển mô hình AI thúc đẩy thám hiểm không gian sâu
(Ngày Nay) - Các nhà nghiên cứu đa ngành của Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) đã phát triển một mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) dành cho việc chụp ảnh thiên văn, giúp tăng cường đáng kể khả năng quan sát những vùng sâu thẳm nhất của vũ trụ.
Đoàn rước kiệu Lễ Tế.
Linh thiêng Lễ hội Đền Mẫu Âu Cơ
(Ngày Nay) -  Ngày 23/2 (tức mùng 7 tháng Giêng), nhân ngày “Tiên Giáng”, xã Hiền Lương, tỉnh Phú Thọ tổ chức Lễ dâng hương tưởng niệm, thành kính tri ân công đức Tổ Mẫu Âu Cơ.