Grupa badawcza Tunneling Group, czyli zespół pod kierunkiem dr. hab. inż. Artura Góry z Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej, w ramach nawiązanej współpracy z badaczami z Uniwersytetu Alberty w Kanadzie oraz Politechniki w Turynie, scharakteryzowała główną proteazę SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2 Mpro) oraz porównała ją z odpowiadającym enzymem wirusa wywołującego SARS (SARS-CoV Mpro).
„Początkowo chcieliśmy porównać zachowanie obu enzymów i na tej podstawie zaproponować związki, które były już wcześniej przebadane i mogłyby szybko zostać wprowadzone, aby zahamować aktywność głównej proteazy, a tym samym zahamować namnażanie się wirusa. Niestety, już podczas wstępnych analiz okazało się, że kieszeń wiążąca substrat, w której miałoby następować wiązanie związków hamujących działanie enzymu, jest bardzo ruchliwa. Co oznacza, że nie możemy skorzystać z drogi na skróty” – opowiada o wynikach badań dr hab. Artur Góra.
„Dodatkowo zaobserwowaliśmy, że nasz cel molekularny może łatwo ulec dalszym zmianom, gdyż charakteryzuje się dużą zmiennością ewolucyjną. To w efekcie oznaczałoby, że cały nasz i naszych partnerów wysiłek może pójść na marne. Dlatego też niezwłocznie rozpoczęliśmy prace nad wytypowaniem innego – mniej ruchliwego i ewolucyjnie stabilnego – rejonu białka Mpro, do którego potencjalne leki mogłyby się wiązać skuteczniej” – dodał naukowiec.
„Chcemy przechytrzyć wirusa i przewidzieć kolejne możliwe drogi jego ewolucji. Już teraz wiemy, że wirus wyizolowany we Włoszech różni się od tego z Wuhan. Mutacje prowadzące do zmian w sekwencji głównej proteazy to także tylko kwestia czasu i chcemy być na tę ewentualność dobrze przygotowani” – podkreślił.
Skuteczność wiązania się wytypowanych związków naukowcy mogą błyskawicznie sprawdzić dzięki nowoczesnej platformie do wysokoprzepustowej analizy interakcji międzycząsteczkowych dostarczonej przez firmę NanoTemper. „Możemy mówić o dużym szczęściu w tej sytuacji, grant na pozyskanie unikalnej infrastruktury badawczej otrzymaliśmy pod koniec zeszłego roku i przy wykorzystaniu MonolithNT.Automated jesteśmy w stanie zweryfikować kilkaset związków dziennie” – zaznaczył Artur Góra.
Prace w kierunku scharakteryzowania SARS-CoV-2 Mpro ruszyły w momencie, kiedy udostępniona została struktura krystalograficzna tego białka. Na jej podstawie wykonane zostały symulacje dynamiki molekularnej, które następnie przeanalizowano pod kątem zmian dynamiki i zachowania białka.
Naukowcy z grupy badawczej Tunneling Group stworzyli program AQUA-DUCT, który pozwala na przeanalizowanie dynamiki zachowania białka z uwzględnieniem zmian w dostępnych przestrzeniach wewnątrzcząsteczkowych, co przy konwencjonalnej analizie jest zwykle pomijane. Dodatkowo, badania zostały rozszerzone o analizę ewolucyjną wirusowych białek Mpro oraz badanie stabilności białka.
Pierwsze wyniki badań zespołu dr. hab. Artura Góry zostały udostępnione wszystkim zainteresowanym już na początku marca, czekają również na recenzje w jednym z topowych czasopism.
W zespole badawczym z ramienia Politechniki Śląskiej pracują także: doktorantki – mgr Karolina Mitusińska z Centrum Biotechnologii i Wydziału Chemicznego, mgr inż. Maria Bzówka ze Wspólnej Szkoły Doktorskiej oraz inż. Agata Raczyńska i inż. Aleksandra Samol z Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki.
PAP – Nauka w Polsce, Anna Gumułka