Folding SARS-CoV2 Genome Reveals COVID-19 Drug Targets – And Readiness For “SARS-CoV3”

Scientists from Goethe University of the international COVID19-NMR consortium are refining previous 2D models.

For the first time, an international research alliance observed RNA folding structures of the SARS-CoV2 genome with which the virus controls the infection process. Since these structures are very similar among different beta corona viruses, scientists have not only laid the foundation for the targeted development of new drugs for treatment. COVID-19[feminine, mais aussi pour les futures occurrences d’infection par de nouveaux virus corona qui pourraient se développer à l’avenir.

Le code génétique du virus SARS-CoV2 est exactement de 29 902 caractères, enfilé à travers une longue molécule d’ARN. Il contient les informations pour la production de 27 protéines. Ce n’est pas grand-chose comparé aux 40 000 types de protéines possibles qu’une cellule humaine peut produire. Les virus, cependant, utilisent les processus métaboliques de leurs cellules hôtes pour se multiplier. L’élément crucial de cette stratégie est que les virus peuvent contrôler avec précision la synthèse de leurs propres protéines.

SARS-CoV2 utilise le repliement spatial de sa molécule héréditaire d’ARN comme élément de contrôle pour la production de protéines: principalement dans les zones qui ne codent pas pour les protéines virales, les ARN simple brin adoptent des structures avec des sections et des boucles d’ARN double brin. Cependant, jusqu’à présent, les seuls modèles de ces replis étaient basés sur des analyses informatiques et des preuves expérimentales indirectes.

Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques dirigée par des chimistes et des biochimistes de l’Université de Goethe et de la TU Darmstadt a testé expérimentalement les modèles pour la première fois. Des chercheurs de l’Institut israélien des sciences Weizmann, de l’Institut suédois Karolinska et de l’Université catholique de Valence étaient également impliqués.

Les chercheurs ont pu caractériser la structure d’un total de 15 de ces éléments de régulation. Pour ce faire, ils ont utilisé la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) dans laquelle les atomes de l’ARN sont exposés à un champ magnétique puissant, et révèlent ainsi quelque chose sur leur disposition spatiale. Ils ont comparé les résultats de cette méthode avec les résultats d’un processus chimique (empreinte de sulfate de diméthyle) qui permet de distinguer les régions à simple brin d’ARN des régions à double brin d’ARN.

Le coordinateur du consortium, le professeur Harald Schwalbe du Center for Biomolecular Magnetic Resonance de l’Université Goethe de Francfort, explique: «Nos résultats ont jeté les bases d’une compréhension future de la façon dont exactement le SRAS-CoV2 contrôle le processus d’infection. Scientifiquement, c’était un effort énorme et très laborieux que nous n’avons pu accomplir que grâce à l’engagement extraordinaire des équipes ici à Francfort et à Darmstadt avec nos partenaires du consortium COVID-19-NMR. Mais le travail se poursuit: avec nos partenaires, nous étudions actuellement quelles protéines virales et quelles protéines des cellules hôtes humaines interagissent avec les régions régulatrices repliées de l’ARN, et si cela peut aboutir à des approches thérapeutiques.

Dans le monde entier, plus de 40 groupes de travail avec 200 scientifiques mènent des recherches au sein du consortium COVID-19-NMR, dont 45 doctorants et postdoctorants à Francfort travaillant en deux équipes par jour, sept jours sur sept depuis fin mars 2020.

Schwalbe est convaincu que le potentiel de découverte va au-delà des nouvelles options thérapeutiques pour les infections par le SRAS-CoV2: «Les régions témoins de l’ARN viral dont nous avons examiné la structure sont, par exemple, presque identiques pour le SRAS-CoV et également très similaires pour les autres bêta. coronavirus. Pour cette raison, nous espérons pouvoir contribuer à mieux nous préparer aux futurs virus «SARS-CoV3». »

Le Centre de résonance magnétique biomoléculaire a été fondé en 2002 en tant qu’infrastructure de recherche à l’Université Goethe de Francfort et a depuis reçu un financement substantiel de l’État de Hesse.

Référence: «Détermination de la structure secondaire des SRAS-CoV-2 Eléments d’ARN par spectroscopie RMN »par Anna Wacker, Julia E Weigand, Sabine R Akabayov, Nadide Altincekic, Jasleen Kaur Bains, Elnaz Banijamali, Oliver Binas, Jesus Castillo-Martinez, Erhan Cetiner, Betül Ceylan, Liang-Yuan Chiu, Jesse Davila Calderon, Karthikeyan Dhamotharan, Elke Duchardt-Ferner, Jan Ferner, Lucio Frydman, Boris Fürtig, José Gallego, J Tassilo Grün, Carolin Hacker, Christina Haddad, Martin Hähnke, Martin Hengesbach, Fabian Hiller, Katharina F Hohmann, Daniel Hymon, Vanessa de Jesus, Henry Jonker, Heiko Keller, Bozana Knezic, Tom Landgraf, Frank Löhr, Le Luo, Klara R Mertinkus, Christina Muhs, Mihajlo Novakovic, Andreas Oxenfarth, Martina Palomino-Schätzlein, Katja Petzold, Stephen A Peter, Dennis J Pyper, Nusrat S Qureshi, Magdalena Riad, Christian Richter, Krishna Saxena, Tatjana Schamber, Tali Scherf, Judith Schlagnitweit, Andreas Schlundt, Robbin Schnieders, Harald Schwalbe, Alvaro Simba-Lahuasi, Sridhar Sreeramulu, Elke Stirnal, Alexlas Sudakov, Jan-Nikki anton S Tolbert, Jennifer Vögele, Lena Weiß, Julia Wirmer-Bartoschek, Maria A Wirtz Martin, Jens Wöhnert et Heidi Zetzsche, 10 novembre 2020, Recherche sur les acides nucléiques.
DOI: 10.1093 / nar / gkaa1013