Glikanların COVİD-19 Enfeksiyonundaki Önemi
Fotoğraf: SARS-CoV-2 başak proteinin yapısal değişikliğinin altında yatan moleküler mekanizma. Kredi: RIKEN
RIKEN Hesaplamalı Bilim Merkezi’ndeki (R-CCS) bir araştırma ekibi, COVID-19’a neden olan virüs insan hücrelerini istila ettiğinde meydana gelen yapısal değişikliklerde glikanların (şeker molekülleri) önemli bir rol oynadığını tespit etti. Bilgisayar tabanlı simülasyona dayanan araştırmalar, COVID-19’u önlemek ve tedavi etmek için ilcaların tasarımına katkıda bulunacak. Bu araştırma ayrıca Biyofizik Dergisi’nde yayınlandı.
SARSS-CoV-2 bir insan hücresini istila ettiğinde, başak proteini hücrenin yüzeyindeki ACE2 adlı bir enzime bağlanması gerçekleşir. Başka proteini üç polipeptit zincirinden oluşur ve glikanlar yani şeker molekülleri proteinin yüzeyine tutturulur. Glikanlar proteinlerin birbirlerini tanımalarını sağlamak için kullanıldığına inanılsa da, virüslerin antikorların saldırısından kaçınmak için kullanıldığı da düşünülüyor.
Yapılan analizler sonucunda SARS-CoV-2’nin spike proteinlerinin aşağı ve yukarı formlu yapılara sahip olduğunu göstermiştir. Bu analizler spike proteinlerinin üç boyutlu yapılarını anlamamızı kolaylaştırdı, fakat yüksek dalgalı glikanların ayrıntılı moleküler yapısı hala anlaşılmadı. Glikanların hücre istilası sürecindeki görevi belirsizliğini korumaktadır.
Görevlerini daha iyi anlamak için, R-CCS’den Yuji Sugita liderliğindeki araştırma ekibi, ileri düzey bilgisayar kullanarak proteinlerin aşağı ve yukarı form yapıları için moleküler dinamik simülasyonları gerçekleştirdi: Tokyo Üniversitesi’ndeki R-CCS ve Oakforest-PACS’deki Fugaku. Bu güçlü makineleri kullanarak, spike proteinlerinin moleküler dinamik simülasyonları bir mikrosaniyelik zaman ölçeğinde (saniyenin milyonda biri) gerçekleştirdiler.
Hesaplamalardan, spike proteininde reseptör bağlama alanının yapısını stabilize etmede önemli bir rol oynayan spesifik glikana bağlı amino asitleri tanımladılar. Elde edilen sonuçlarda, yukarı form yapısındaki konformasyonel değişimin, alanlar arasındaki elektrostatik itme ile tahrik edildiğini ve aşağı form yapısını stabilize eden glikanların, alanlar yer değiştirdikten sonra yerinden çıktığını ve diğer glikanlarla değiştirildiğini göstermiştir. Bu çalışma glikanların proteinlerin dinamik yapısını stabilize etmeye nasıl yardımcı olduğuna dair yeni bilgiler sağlamıştır.
Sugita’ya göre, “Pandemiyi sona erdirmek için önlemler ve terapötikler geliştirmemiz gerekiyor. Örneğin, spike proteinlerinin yapısal değişiklerini dikkate alarak, down formunu stabilize ederek veya yukarı formdaki değişimi engelleyen ilaçlar tasarlayabilmek çok yararlı olacaktır.” dedi.
“Bunun gibi araştırma projeleri bize yeni nesil ileri düzey bilgisayarların, daha önce imkansız olan bir ayrıntı düzeyinde simülasyonlar yaparak birçok fenomen hakkında yeni bilgiler edinmemize yardımcı olacak.” diye ekledi.
Kaynak: phys.org
