Медицинская карта
Плохой врач лечит болезнь, хороший - причину болезни.
  • гепатит
  • Недели беременности

    Беременность по неделям

  • Сколько живут с диагнозом рак
  • Как рыбий жир может уменьшить воспаление

Подход предсказывает новые «белковые партнеры», которые могут способствовать развитию симптомов COVID-19

2020-09-18 13:10:47

COVID-19 не только вызывает симптомы, характерные для типичного респираторного заболевания, но также, как известно, вызывает широкий спектр других симптомов у инфицированных людей, некоторые из которых сохраняются даже спустя долгое время после отрицательного теста на вирус. Эти симптомы могут включать аномальное свертывание крови, повреждение и сердечную недостаточность, заболевание почек, мозговой туман (спутанность сознания, потеря памяти или трудности с концентрацией внимания), желудочно-кишечные проблемы и даже мужское бесплодие.


Тем не менее, механизмы, с помощью которых COVID-19 вызывает эти разнообразные осложнения, остаются плохо изученными.


В новой статье, опубликованной в журнале PeerJ , Джон (Джек) Веррен, профессор биологии Натаниэля и Хелен Виш из Университета Рочестера и недавние студенты Остин Варела '20 и Сэмми Ченг '21 изучали белки, которые тесно эволюционируют с ангиотензином. превращающий фермент 2 (ACE2), рецептор, используемый вирусом SARS-CoV2 для проникновения в клетки человека.


Используя эволюционный подход, исследователи обнаружили белки, которые «совместно эволюционируют» с ACE2 у млекопитающих, как способ идентифицировать сети белков, которые, вероятно, взаимодействуют с ACE2 во время его нормальных функций в организме человека. Их обоснование заключается в том, что нарушения, вызванные COVID-19 в этих нормальных функциях ACE2, могут способствовать необычным патологиям болезни.


COVID-19, ACE2 и белковые партнеры


Метод, использованный исследователями, выявил ряд белков- кандидатов- партнеров для ACE2, которые ранее не были идентифицированы как взаимодействующие с ACE2, но которые могут иметь прямое отношение к осложнениям, с которыми сталкиваются люди, инфицированные вирусом. Эти связанные с COVID осложнения могут включать чрезмерное свертывание крови, а также сверхактивную воспалительную реакцию, известную как «цитокиновый шторм», - оба из которых могут вызывать повреждение тканей и органов.


Например, одним из отличительных признаков тяжелой формы COVID-19 является нарушение свертываемости крови по всему телу. Исследование команды выявило примечательные связи между ACE2 и ключевыми белками, участвующими в пути коагуляции. Другой белок, кластерин, который играет важную роль в «контроле качества» крови, удаляя неправильно свернутые белки, сильно эволюционирует вместе с ACE2, что означает, что они биологически взаимодействуют друг с другом. Некоторые белки, участвующие в передаче сигналов цитокинов, по-видимому, также эволюционируют вместе с ACE2.


«Мы предполагаем, что ACE2 имеет новые белковые взаимодействия, которые нарушаются во время инфекции SARS-CoV-2, что способствует развитию спектра патологий COVID-19», - говорит Веррен. Обнаружение того, что эволюционные партнеры ACE2 участвуют в свертывании крови и передаче сигналов цитокинов, согласуется с этой возможностью.


«Эти взаимодействия белков-кандидатов необходимо будет подтвердить», - говорит Веррен. «Но если они будут поддержаны, наши результаты могут помочь в разработке лучших методов лечения и терапии COVID-19 и хронических осложнений, которые могут возникнуть».


Как эволюционный генетик, Веррен занимается исследованием взаимодействия геномов в симбиотических или паразитарных отношениях. Когда разразилась пандемия COVID-19, Веррен получил грант от программы исследований быстрого реагирования Национального научного фонда на изучение взаимодействия белков ACE2 и его сети коэволюционирующих белков. Тем временем университетский исследовательский фонд кафедр Натаниэля и Хелен Виш помог поддержать участие Варелы и Ченга.


«Работа над этим проектом была для меня прекрасной возможностью», - говорит Варела, первый автор исследования, который начал изучать белок-белковые взаимодействия в лаборатории Веррена на втором курсе в Рочестере. «Как только мы обнаружили партнеров по скорости эволюции ACE2, их потенциальная клиническая значимость сразу стала очевидной».


Эволюционный подход к обнаружению белковых партнеров и взаимодействий


Веррен и его коллеги использовали вычислительный и эволюционный подход, называемый корреляцией скорости эволюции (КОР). Основная идея заключается в том, что белки с одинаковой скоростью изменения в ходе эволюции с большей вероятностью будут иметь функциональные взаимодействия. Например, если вы посмотрите на филогенетическое дерево, изображающее эволюционные отношения между млекопитающими, когда один белок быстро эволюционирует у определенного вида, белок, с которым он функционально взаимодействует, также будет стремиться быстро эволюционировать, и наоборот.


Веррен ранее применял метод ERC для взаимодействия белков, участвующих в митохондриальной функции. Митохондрии - это клеточные структуры, которые, помимо других функций, производят энергию для клетки. В этом исследовании метод ERC точно предсказал кодируемые ядром белки, которые, как известно, взаимодействуют с митохондриями, а также обнаружил белки, о которых ранее не было известно, что они выполняют митохондриальную функцию.


Биомедицинские исследователи в настоящее время используют ряд мощных инструментов для обнаружения и исследования белков, которые взаимодействуют друг с другом в биологических процессах. К ним относятся генетический скрининг, соосаждение белков и протеомное профилирование.


Эволюционные подходы, такие как ERC, могут стать полезным дополнением к инструментарию биомедицинских исследований. Веррен и его команда увеличивают количество белков в своем анализе. Он говорит: «Мы надеемся создать более обширную базу данных для исследователей, чтобы они могли исследовать совместно эволюционирующих партнеров для белков, представляющих интерес в их исследованиях».

Оставьте комментарии и отзывы!

Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

(обязательно)