Nowoczesne metody obliczeniowe pozwalają na znaczne przyspieszenie badań pozwalających rozpracować strukturę i funkcję białek, również wirusowych, a w efekcie służą jako pomoc w zaprojektowaniu skutecznych leków czy szczepionek. Naukowcy z grupy badawczej Tunneling Group, działającej przy Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej, wykorzystując symulacje dynamiki molekularnej i autorskie oprogramowanie, dogłębnie poznali strukturę głównej proteazy wirusa SARS-CoV-2, enzymu, który jest jednym z kluczowych enzymów w cyklu życiowym wirusa.
Młody zespół działający pod kierunkiem dr. Artura Góry z Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej w ramach współpracy z badaczami z Uniwersytetu Alberty w Kanadzie oraz Politechniki w Turynie scharakteryzował główną proteazę SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2 Mpro) oraz porównał 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, tak by 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 Góra. 

Dodatkowo zaobserwowano, że ich cel molekularny może łatwo ulec dalszym zmianom, gdyż charakteryzuje się dużą zmiennością ewolucyjną. Oznaczałoby to że cały ich i 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. Poprzez połączenie analizy dynamiki białka z analizą ewolucyjną oraz analizą wpływu dalszych mutacji na stabilność enzymu chcemy wygrać ten szczególnego rodzaju wyścig zbrojeń, inaczej mówiąc 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 protazy to także tylko kwestia czasu i chcemy być na tę ewentualność dobrze przygotowani - tłumaczy naukowiec. 

I podkreśla, że prace zespołu są nie tylko i wyłącznie teoretyczne. - Skuteczność wiązania się wytypowanych związków możemy 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 -  dodaje dr Góra.   

Prace w kierunku scharakteryzowania SARS-CoV-2 Mpro ruszyły w momencie, kiedy udostępniona została struktura krystalograficzna tego białka. Na jej podstawie wykonano symulacje dynamiki molekularnej, które następnie przeanalizowano pod kątem zmian dynamiki i zachowania białka. 

Grupa Tunneling Group stworzyła 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. Góry zostały udostępnione dla wszystkich zainteresowanych już na początku marca, czekają również na recenzje w jednym z topowych czasopism. 

W zespole badawczym z ramienia Politechniki Śląskiej pracują: dr hab. Artur Góra z Centrum Biotechnologii, 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.

wstecz

Komentarze (21) Skomentuj

  • franek 2020-03-23 11:13:53
    A jak pomaga nasza dolina krzemowa bo jakoś cicho nad tą trumną?
  • Jacek 2020-03-23 15:24:03
    Czy ktoś czytał tę pracę? Od kiedy przeprowadzenie symulacji dynamiki molekularnej jest przełomowe? Wyniki tych badań również nie są. Pisanie o planach w celu dobrej reklamy działającej na ludzi nie znających się na branży jest nieetyczne. Mamy wspaniały zespół we Wrocławiu, gdzie prof. Drąg doszedł do bardzo cenionych wyników, które są wykorzystywane w praktyce https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.07.981928v1.full
    • Sławek 2020-03-23 16:03:46
      Przyznam, że Jacek trafnie skomentował te badania. Od jakiegoś czasu śledzę postęp badań nad COVID i widzę, że codziennie pojawia się kilkadziesiąt podobnych publikacji. Do tej pory od początku roku pojawiło się już ponad 800 publikacji na temat tego wirusa. Proszę sobie wyobrazić jakie jest tempo recenzowania tych publikacji i jaka jest przydatność większości z nich. Prawda jest taka, że jak dużo zespołów chce szybko wypuścić jakiś papier na fali hypu na COVID. Nawet jeśli opisany tutaj zespół coś odkryje i będzie chciał to przebadać w laboratorium to kiedy to zrobi jeśli wszystko jest zamknięte? Kiedy przeprowadzi badania In vitro i In vivo? Za trzy lata jak już będziemy mieli gotowe leki?
    • Andrzej 2020-03-23 16:20:04
      Cieszę się, że ciągle mamy w kraju świadomych czytelników, którzy unikają bezmyślnego przyjmowania wszystkich pseudonaukowych streszczeń artykułów naukowych. Wszystkich zachęcam do zapoznania się z dostępną treścią artykułu przed dalszym udostępnianiem tej "nowinki".
  • Andrzej 2020-03-23 16:16:47
    Żenującym jest fakt, że tacy "naukowcy" tak bezczelnie żerują na spotykającej nas tragedii. Tego typu artykuły powstają tylko po to by załapać się na falę popularności tematu. Wzywam Redakcję do poprawy artykułu oraz RZETELNEGO opisu treści oraz wyników badania. Dodam również, że wspomniana praca zespołu nie została jeszcze opublikowana, więc na tym etapie Redakcja promuje jedynie niezrecenzowane domysły zespołu badawczego. Czyżby płatna reklama?
    • Poker 2020-03-23 20:03:58
      Próżny trud i nadzieje. Gliwicka uczelnia, jej "wydział naukowo-badawczy" i jej "sukcesy" są bezwarościową karmą dla lokalnych mediów, które nie pogardzą żadną bzdurą, za którą dostaną kilka złotych. Proszę zwrócić uwagę na charakter tego tekstu: ani to reklama, ani tekst podpisany przez dziennikarza. Czasem publikuje reklamę jako redakcyjny wywiad i też nikt nie zwraca na to uwagi. Dla reklamodawców redakcja robi takie rzeczy od dawna i chyba tylko obecna sytuacja wyzwoliła w niektórych czytelnikach zdecydowane reakcje. Oby nie ostatnie i oby stały się codziennością, bo o ile nie godzicie się na bzdury naukowe, innych społecznie szkodliwych nie krytykujecie, jakby były nieszkodliwe.
      • Slawek 2020-03-23 20:36:57
        Wybacz Poker ale nie znam się na innych społecznie szkodliwych rzeczach. Mam jednak nadzieje, że są tacy, którzy reagują na inne problemy. Znam się za to na nauce, sam się wywodzę z tej uczelni. Nigdy bym nie śmiał twierdzić, że praca naukowców jest bezwartościowa karma bo w oczywisty sposób nie jest. Śmiem jedynie twierdzić, ze rzucanie się na popularność wirusa w celu zwrócenia na siebie uwagi i wypuszczenia prac o nikłych wartościach jest marnowaniem czasu i pieniędzy, które akademicka nauka mogłaby lepiej spożytkować. Moim zdaniem sytuacja wyglada tak: mamy łódź która tonie i mamy do dyspozycji łyżkę, tyle ze łódź dysponuje ogromną pompą. Próbujemy wtedy wylewać wodę łyżka? Oczywiście, że nie. Możemy w tym czasie zrobić coś innego. To oczywiście analogia między nauka akademicka a big pharmą albo firmami, które mają sprzęt, personel, doświadczenie i ogromne pieniądza. Firm, które już teraz testują leki i szczepionki są dziesiątki. Co w tej sytuacji zmienia wyniki teoretycznych symulacji?
        • bob 2020-03-24 08:39:03
          Mam prosty test, który nie powinien sprawić kłopotu nawet wychowankowi Politechniki Śl. Jaką wartość dla społeczeństwa ma ta informacja ogłaszana w lokalnych mediach? Rangą dorównuje odkryciu naukowców pod kierownictwem prof. M. Drąga, czy tekstowi na Plotku o brwiach polskiej celebrytki?
          • Waldek 2020-03-24 09:39:24
            Oczywiście, że ta informacja nie jest rzeczowa więc bliżej jej do informacji o brwiach celebrytki.
  • GLIWICZANIN 2020-03-24 08:00:43
    Tylko jeden zespół badawczy w Polsce ma monopol na badania i informowanie o nich. Tylko jeden zespół ma prawo pokazać, że nie siedzi z założonymi rękoma, ale działa. Reszta świata nauki w Polsce - nie. Ależ agresywne te wszystkie tzw. "merytoryczne" wpisy pewnie naukowców. Dla społeczeństwa taka rywalizacja pomiędzy naukowcami to chyba pozytywne zjawisko, bo może szybciej będzie można spodziewać się konstruktywnych wyników. Panowie, czekamy na nie z niecierpliwością! Ja czytam w artykule, że wirus jest zmienny, niestety szybko i łatwo mutuje i dobrze znać wcześniej jak najwięcej jego właściwości, żeby się później lepiej chronić, np. przez szczepionki. Czy chodzi o to, że Gliwice o tym napisały, a nie Warszawa albo inne duże miasto w Polsce?
    • Bobas 2020-03-24 08:30:13
      Chodzi o to, że prawdziwi naukowcy idą do mediów z rzeczywistym odkryciem lub rozwiązaniem problemu, a ci z polibudy chwalą się tylko tym, że są. Jak widać, niektórzy wychowankowie Politechniki Śl. mają problem ze zrozumieniem różnicy, ale szczerze mówiąc to też nie jest wielkie odkrycie.
      • Jacek 2020-03-24 09:36:44
        Bobas - idealnie w punkt!
      • Andrzej 2020-03-24 09:38:58
        @Bobas +1
        • cl 2020-03-24 10:28:54
          Gdyby się okazało, że naukowcy Politechniki publikują w Nowinach w celu pozyskania punktów za pracę naukową, to dopiero byłyby jaja. Ale tak naprawdę to nie pierwsza dziadowska robota działu PR Politechniki, który słynie z wypuszczania kuriozalnych "informacji" do mediów. Niestety jak się nie ma czym pochwalić, to się wymyśla takie "newsy", co tylko obnaża poziom naukowy Politechniki Śl. która prowadzi badania na poziomie zajęć dla studentów I roku. Szczęście w nieszczęściu, że nie stać ich nawet na media krajowe i takie bąki puszczają tylko lokalnie, więc wstyd jest mniejszy. Żenujące jest, że ktoś decyduje się to publikować, ale podobno forsa nie śmierdzi, a typowy czytelnik lokalnych mediów pokazuje swoje możliwości pod tekstem o zakażonych. Tym bardziej cieszy, że tutaj parę osób podjęło się merytorycznej oceny.
    • Andrzej 2020-03-24 09:38:32
      @GLIWICZANIN to przeczytaj dokładniej cały artykuł i porównaj go z pracami innych grup badawczych z całego świata. Glwicki zespół ma wnioski na poziomie "raczej będzie trudno znaleźć lek". Wiele to nie wnosi i na pewno nie jest tak wartościowe jak autorzy probują wszystkim wmówić. Trochę pokory...prawdziwy naukowiec nie leci do prasy z pierwszym lepszym doniesieniem i nie próbuje opublikować "papieru" byle rozliczyć grant ;)
    • Tomek 2020-03-24 10:02:00
      @Gliwiczanin, a czy nie każdy wirus najzwyklejszej grupy mutuje nieustannie przez co szczepienia nie chronią nas całkowicie przed infekcją, lecz pomagają jedynie łatwiej organizmowi z nim radzić bo jest już rozpoznany „rdzeń” wirusa? I to prace nad nim powinny być dla nas kluczowe. Myślisz, że ma sens produkować milion^N różnych szczepionek, żeby uchroniły nas przed milion^N możliwymi drogami ewolucji wirusa? To wręcz głupie.. chyba co niektórzy mogliby być reżyserami filmów science-fiction bo nie ma to sensu w realnym życiu. Plany grupy nie wydają się być sensowne w dłuższej perspektywie czasu, chyba że nie mają nic lepszego sobą do zaoferowania..
      • Tomek 2020-03-24 10:50:25
        najzwyklejszej grypy*
    • Sławek 2020-03-24 10:16:35
      Wydaje mi się czy Gliwiczanin to jeden z autorów badań? Mam te same odczucia co Andrzej. Wydaje mi się, że może komuś kończą się granty i musi je rozliczyć albo aplikować o nowe i porwał się na ten temat. ”Dla społeczeństwa taka rywalizacja pomiędzy naukowcami to chyba pozytywne zjawisko, bo może szybciej będzie można spodziewać się konstruktywnych wyników” - tylko pod warunkiem że prowadzi do konstruktywnych wyników, w innym przypadku to strata czasu i pieniędzy, które de facto pochodzą od społeczeństwa. To co aktualnie napędza rozwój szczepionki to rywalizacja między firmami farmaceutycznymi, tyle je stać i tylko one maja zaplecze żeby szybko poradzić sobie z tym problemem.
  • Julia 2020-03-24 12:34:08
    To jest tekst w sam raz dla miesięcznika "Zdrowie bez leków".
  • PL 2020-03-24 12:44:59
    Od kiedy mamy na Politechnice Śląskiej specjalistów od wirusologii, którzy dobrze znają mechanizmy mutowania wirusów i ich działanie czy właściwości? Wygląda na to, że grupa, z którą współpracują również takiego nie posiada. Porwanie się na nową "hot" działkę jest tutaj rażąco niedorzeczne, gdyż wyniki stają się mało wiarygodne. To tak jakbym był całe życie górnikiem, ale nagle widzę, że teraz budowlanka jest na topie i można na niej dobrze zarobić to się zareklamuje i wykonam pare fuszerskich remontów.
  • badacz 2020-03-24 13:57:49
    "wykorzystując symulacje dynamiki molekularnej i autorskie oprogramowanie, dogłębnie poznali strukturę głównej proteazy wirusa SARS-CoV-2". A skąd wzięli model matematyczny? Przecież ten wirus jeszcze do końca nie jest rozpoznany nawet na poziomie biologicznym, nie mówiąc o sposobie i tempie jego mutacji.