Пандемия COVID-19 показала, насколько срочно нам нужны противовирусные препараты, способные лечить коронавирусные инфекции. Чтобы помочь в этом, исследователи быстро сосредоточились на части молекулярной структуры SARS-CoV-2, известной как домен NiRAN — области фермента, необходимой для репликации вируса, которая характерна для многих коронавирусов.
Препарат, нацеленный на домен NiRAN, вероятно, будет работать широко, чтобы подавить целый ряд этих патогенов, потенциально лечить известные заболевания, такие как COVID-19, а также помочь предотвратить будущие пандемии, вызванные родственными вирусами.
В 2022 году учёные из Китая опубликовали структурную модель, описывающую, как именно работает этот домен. Однако модель оказалась ошибочной.
«Их работа содержит критические ошибки, — говорит Габриэль Смолл, аспирант в лабораториях Сета А. Дарста и Элизабет Кэмпбелл в Рокфеллеровском университете. — Данные не подтверждают их выводы».
Теперь в новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, Смолл и его коллеги демонстрируют, почему учёные до сих пор не знают, как работает домен NiRAN. Результаты могут иметь серьёзные последствия для разработчиков лекарств, которые уже работают над созданием противовирусных препаратов на основе ошибочных предположений, и подчёркивают важность тщательной проверки.
«Абсолютно важно, чтобы структуры были точными для медицинской химии, особенно когда мы говорим о критически важной мишени для противовирусных препаратов, которая является предметом такого пристального интереса в промышленности, — говорит Кэмпбелл, руководитель Лаборатории молекулярного патогенеза. — Мы надеемся, что наша работа предотвратит напрасные попытки разработчиков оптимизировать лекарство вокруг неверной структуры».
Открытие домена NiRAN
Домен NiRAN необходим для помощи SARS-CoV-2 и другим коронавирусам в формировании их РНК, что является шагом, позволяющим этим вирусам реплицироваться и выживать. В одном из вариантов этого процесса домен NiRAN использует молекулу, называемую GDP, для прикрепления защитного колпачка к началу РНК вируса.
Смолл ранее подробно описал этот процесс, и его структура считается решённой. Но домен NiRAN также может использовать родственную молекулу, GTP, для формирования защитного колпачка.
В исследовании 2022 года исследователи описали цепочку химических шагов, начиная с того, как молекула воды разрывает связь, высвобождая 5′-фосфатный конец РНК. Затем этот конец присоединяется к бета-фосфатному концу молекулы GTP, которая удаляет другой фосфат и с помощью иона магния переносит оставшуюся часть молекулы GTP к РНК, формируя защитный колпачок, который позволяет вирусу реплицироваться и выживать.
Команда использовала криоэлектронную микроскопию, чтобы зафиксировать процесс в действии. Чтобы заморозить этот каталитический промежуточный продукт, команда использовала имитатор GTP под названием GMPPNP.
Смолл прочитал статью с интересом. «Как только они опубликовали, я пошёл скачивать их данные», — говорит он. Их там не было. Это вызвало тревогу — данные обычно доступны после публикации статьи по структурной биологии.
Однако через несколько месяцев, когда Смолл наконец смог получить доступ к данным, он начал обнаруживать существенные недостатки. «Я попытался сделать рисунок, используя их данные, и понял, что есть серьёзные проблемы», — говорит он. Смолл обсудил свои опасения с Кэмпбеллом и Дарстом.
Они согласились. «Что-то было явно не так, — говорит Кэмпбелл. — Но мы решили дать другой команде преимущество сомнения и заново обработать все их данные самостоятельно».
Это была кропотливая работа, которую возглавлял Смолл. Работая кадр за кадром, он сравнил опубликованную атомную модель с фактической крио-ЭМ-картой и обнаружил нечто поразительное: ключевые молекулы, которые Ян и его коллеги утверждали, что видели — в частности, имитатор GTP GMPPNP и ион магния в активном сайте домена NiRAN — просто не были там.
Не только не было подтверждающих изображений, но и размещение этих молекул в исходной модели нарушало основные правила химии, вызывая серьёзные атомные столкновения и нереалистичные зарядовые взаимодействия. Смолл провёл дополнительные тесты, но даже передовые методы, предназначенные для выявления редких частиц, не дали результатов. Он не смог найти никаких доказательств, подтверждающих модель, ранее созданную Яном и его коллегами.
После того как исследователи из Рокфеллеровского университета подтвердили свои результаты, они отправили свои выводы в журнал Cell. «Было очень важно, чтобы мы опубликовали нашу коррекционную статью в том же журнале, который опубликовал оригинальную модель», — говорит Кэмпбелл, отмечая, что исправления к громким статьям часто остаются незамеченными, если они опубликованы в журналах более низкого уровня.
В противном случае эта путаница в этой области может вызвать проблемы, выходящие далеко за пределы лабораторных исследований, добавляет Кэмпбелл. Это дорогостоящее напоминание о том, что тщательные фундаментальные биомедицинские исследования важны не только в академических кругах, но и для прогресса в реальном мире.
«Компании держат свои карты близко к груди, но мы знаем, что несколько отраслевых групп изучают это, — говорит она. — Усилия, основанные на ошибочной структурной модели, могут привести к годам потраченного впустую времени и ресурсов».
Предоставлено:
[Университет Рокфеллера](https://phys.org/partners/rockefeller-university/)