Virüsü Çin’den COVID-19’un ilacı da Çin’den mi olacak?

SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Tespit Kitleri, Antijenleri, Antikorları ve Proteinleri

Koronavirüsler pozitif ifadeli tek sarmallı RNA virüsleridir. İnsanları enfekte ettiği bilinen yedi tip koronavirüs vardır. Bu virüslerle enfekte olan hastalarda çeşitli şiddette solunum semptomları gelişir. HCoV-229E ve HCoV-OC43ilk yıllarda keşfedilen iki koronavirüs olup, yaygın soğuk algınlığına neden olur.

Diğer beş koronavirüs, potansiyel olarak ölümcül olabilen daha şiddetli solunum yolu enfeksiyonuna yol açar. 2000 yılından bu yana, koronavirüslerin neden olduğu dünya çapında üç büyük sağlık krizi, 2003 SARS salgını, 2012 MERS salgını ve 2019 COVID-19 salgınıdır. Bu salgınlar sırasında binlerce insan öldü, ancak şaşırtıcı bir şekilde aşı, tedavi veya teşhis yapılmadı. COVID-19’un patlak vermesi, bu virüslerin biyolojisini anlamak ve enfeksiyonları önleme ve tedavi etmenin yollarını bulma konusunda biyomedikal camianın uyanışı ve ciddi bir çaba göstermesine yol açtı.

Yeni tanımlanan koronavirüs SARS-CoV-2 (2019-nCoV), dünya çapında 240.000’den fazla insanda pnömoniye (COVID-19) yol açtı. Bu yeni virüs, SARS-CoV (2003) ve MERS-CoV (2012) ‘yi de içeren Betacoronavirus cinsine aittir. Diğer tüm koronavirüslerde olduğu gibi, SARS-CoV-2 (2019-nCoV) genomu başak proteini (S, Spike), zarf proteinini (E), membran proteini (M) ve nükleokapsid proteinini (N) kodlar.

Başak proteini (Spike yani S-proteini) reseptör bağlanması ve membran füzyonuna (kaynaşmasına) aracılık eder. Spike proteini, S1 ve S2 olmak üzere iki alt birim içerir. S1, hücre yüzeyi reseptörünün tanınmasından ve bağlanmasından sorumlu olan bir reseptör bağlanma alanı (RBD, Reseptör Bağlanma Domeyni) içerir. S2 alt birimi, membran füzyonu için gerekli diğer temel elementleri içeren yapının “gövdesidir”. Spike proteini, antikorları ve aşıları nötralize etmek için ana hedeftir. SARS-CoV-2’nin insan ACE2 reseptörü ile etkileşim yoluyla solunum epitel hücrelerini enfekte edebileceği bildirilmiştir. Gerçekten de, rekombinant Spike proteininin rekombinant ACE2 proteini ile bağlanabildiği gösterilmiştir.

Spike proteini (Detay)

Coronavirus Spike proteini, sınıf I viral bir füzyon proteinidir ve konukçu reseptöre bağlanmaya aracılık eder. Bol miktarda N-glikozile edilmiş S proteininin boyutu değişik CoV türleri arasında önemli ölçüde değişiklik (1100 ila 1600 amino asit ve yaklaşık 220 kDa’ya varan kütlesi). S proteininin üç alt birimi, CoV partikülünün membran yüzeyini süsleyen 18-23 nm uzunluğunda, saksı şeklinde sivri uçları oluşturur. Spike proteini, antikor ve aşılar için ortak hedeftir.

Spike proteini işlevsel olarak farklı iki alt birime ayrılabilir: küresel S1 alt birimi reseptör tanıma ile ilişkili iken, S2 alt birimi membran füzyonunu kolaylaştırır ve S’yi viral membrana tutturur. S1, S proteininin geniş reseptör bağlanma alanını, S2 ise başak molekülünün sapını oluşturur. Betacoronavirüs başak proteinlerinin S1 alt birimi, çok alanlı bir mimari sergilemektedir ve yapısal olarak A ve B bölgelerinin bir RBD olarak işlev görebileceği dört farklı (A-D) bölgesinde yapısal olarak düzenlenmiştir.

Virüsün hücre füzyonunu kolaylaştıran anahtar protein segmentlerini içeren S2 alt birimi yüksek oranda korunmuştur. Bunlar arasında füzyon peptidi, iki heptad (7’li) tekrar bölgesi (HR1 ve HR2) ve farklı cinsler arasındaki CoV türleri arasında iyi korunmuş membran geçişli alanlar yer alır. SARS-CoV-2’nin S geni, diğer CoV’lerle kıyaslandığında oldukça farklıdır. RaTG13’ye % 93.1’lik nükleotid benzerliği varken, diğer SARSr-CoV’lere nükleotid benzerliği % 75’in altınadır. SARS-CoV ile karşılaştırıldığında, SARS-CoV-2’deki en büyük değişiklik N-terminal bölgesindeki fazladan üç kısa parçanın olması ki bunlar siyalik asit bağlanma aktivitesine yol açabilir ve reseptör bağlanma motifindeki beş temel amino asitten dördünün değişmiş olmasıdır. 

Spike- Reseptör Etkileşimi

Koroanvirüs başak glikoprotei üzerinde yapışan çalışmalar, hem N-terminal bölgesi (NTR, beta-CoV’te A domeyni) hem de S1’in C-terminal bölgesinin (beta-CoV’de B, C ve D domeynlerini içeren CTR) konakçı reseptörüne bağlanmak için RBD’ler olarak işlev görebileceklerini gösterdi. Alfa ve betacoronavirüslerin CTR’sinin sadece protein reseptörlere bağlandığı görülmüştür.

Nükleokapsid Protein (N-protein) koronavirüste en bol bulunan proteindir. N-proteini oldukça immünojenik (antijenik) bir fosfoproteindir ve normalde çok korunmuştur. Koronavirüsün N proteini genellikle teşhis tahlillerinde bir belirteç (marker) olarak kullanılır.

Virion oluşumu sırasında, N proteini viral RNA’ya bağlanır ve sarmal nükleokapsidin oluşumuna yol açar. N proteinin bolluğu ve yüksek hidrofilikliğinin (suda kolay erimesinin), koroanvirüs enfeksiyonundan sonra güçlü bağışıklığa katkıda bulunduğu düşünülmektedir.

Nükleokapsid Protein Fonksiyonu

N proteini, nükleokapsidde bulunan tek proteini oluşturur. Her ikisi de RNA’yı in vitro bağlayabilen iki ayrı domeynden [N-terminal domeyn (NTD) ve C-terminal domeyn (CTD)] içerir, ancak her domeyn RNA’yı bağlamak için farklı mekanizmalar kullanır.

N proteini de ağır fosforile edilimiştir ve fosforilasyonun, viral ve viral olmayan RNA’ya karşı afiniteyi arttıran yapısal bir değişikliği tetiklediği ileri sürülmüştür.

N proteini, viral genomu ip üstündeki boncuklar misali bir yapıya dönüştürür. N proteini için iki spesifik RNA substratı tanımlanmıştır; TRS’ler ve genomik paketleme sinyali. Genomik paketleme sinyalinin spesifik olarak ikinci veya C-terminal RNA bağlama domeynine bağlandığı bulunmuştur.

N proteini ayrıca replikaz kompleksinin önemli bir bileşeni olan nsp3’e ve M proteinine de bağlanır. Bu protein etkileşimleri muhtemelen viral genomun replikaz-transkriptaz kompleksine (RTC) bağlanmasına yardımcı olur ve daha sonra kapsüllenmiş genomu viral partiküllere paketler.

Sino Biological. Inc.: Virüsün ilk ilacı da Çin’den mi olacak?

Sino Biological. Inc.

Bu mücadeleyi desteklemek için Sino Biological, bilinen tüm insan koronavirüslerinden önemli proteinler de dahil olmak üzere kapsamlı bir rekombinant viral antijen paneli geliştirdi.

Sino Biological, dünya çapında SARS-CoV-2’nin rekombinant proteinlerini sunan ilk şirkettir. Sino Biological Inc., SARS-CoV-2 için teşhis kitleri ve antikorları içeren araştırma reaktifleri paneli geliştirmiştir: Bunlar arasında rekombinant antijenler (N proteini, S proteini ve onun S1 ve S2 altbirimleri ile RBD domeynleri dahil) antikorlar, antijen saptama kitleri ve genler sayılabilir. Bu reaktiflerden bazıları Çin’de Ulusal Tıbbi Ürünler Yönetimi (NMPA) onaylı COVID-19 teşhis kitlerini üretmek için kullanılmıştır. Sino Biological, ayrıca Bill & Melinda Gates vakfından COVID-19’un kolloid altın ve ELISA tabanlı tanı için destek almıştır. Fon, SARS-CoV-2’nin (2019-nCoV) hızlı ve yüksek verim tespiti için gerekli anahtar antijen ve antikor reaktiflerinin geliştirilmesi için kullanılacak.