Lần đầu tiên giải mã cấu trúc ba chiều thụ thể của tế bào virus corona

Sáng ngày 19/2, hai tác giả của một phòng thí nghiệm thuộc Đai học Hồ Tây, Trung Quốc là Ren Renhong và nhà nghiên cứu Zhou Qiang đã công bố kết quả phân tích thành công cấu trúc chiều dài đầy đủ của thụ thể ACE2. Đây là thụ thể mà nCoV bám vào để nhân lên vào tế bào cơ thể người. Nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới phân tích thành công toàn bộ chiều dài cấu trúc ACE2.

Bước đi quan trọng

Nội dung nghiên cứu đã được đăng tải trên bioRxiv (kho lưu trữ in sẵn truy cập mở cho các ngành khoa học sinh học) vào lúc 3h sáng ngày 19/2 (theo giờ Bắc Kinh). Thành tựu này là bước đi quan trọng trong nhiệm vụ nghiên cứu khoa học chống virus corona do Đại học Hồ Tây thực hiện.

Cấu trúc không gian của thụ thể tế bào ACE2 được phân tích bằng kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-EM). Đây là phương pháp đông lạnh mẫu thử dùng trong kính hiển vi điện tử, nó cho phép đông cứng phân tử sinh học mà vẫn giữ nguyên hình dạng của chúng.

Mô hình ba chiều cấu trúc của phức hợp ACE2 và chất vận chuyển axit amin B0AT1. Ảnh: The Paper.

Sau khi Covid-19 bùng phát, các nhà khoa học của Viện Virus Vũ Hán đã phát hiện virus corona mới giống như chủng SARS năm 2003, xâm nhập vào tế bào con người bằng cách nhận biết các protein của ACE2. ACE2 giống như "tay nắm cửa" giúp 2019-nCoV dễ dàng xâm nhập vào tế bào cơ thể.

Trước đây, các nghiên cứu đã phân tích cấu trúc ba chiều của một phức hợp được hình thành bởi một miền ngoại bào của ACE2 và protein S của virus corona. Tuy nhiên, trạng thái của ACE2 trên màng tế bào là gì vẫn là một câu hỏi chưa giải đáp. Và chiều dài đầy đủ của ACE2 và cấu trúc phức tạp của nó với protein S giúp trả lời những câu hỏi như trên.

Thách thức trong quá trình giải mã

Nhóm nghiên cứu của ông Zhou Qiang và Ren Renhong đã giải quyết được vấn đề này. Ở bước đầu tiên, họ muốn thu được protein có độ dài đầy đủ protein S của ACE2. Nhưng bản thân ACE2 là protein rất khó để ổn định trong ống nghiệm.

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy trong tài liệu cho biết ACE2 có thể tạo thành một phức hợp với chất vận chuyển axit amin B0AT1 trong ruột. Dựa trên kinh nghiệm, nhóm xác định tổ hợp này có khả năng ổn định ACE2 cao.

So sánh phức hợp ACE2-B0AT1 và phức hợp đã phân giải trước đó (phức hợp protein S của SARS-CoV và miền PD của ACE2). Ảnh: The Paper.

Nhờ đó, nhóm thu được một phức hợp ổn định, có tính liên kết cao giữa ACE2 và B0AT1. Đồng thời, họ tái diễn và phân tích thành công cấu trúc ba chiều của chúng dưới kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh với độ phân giải 2.9 Angstrom (1 Angstrom= 0.1 Nanomet).

Nghiên cứu này được đánh giá là đặt nền tảng cho việc phân tích sâu hơn cấu trúc 3D phức hợp đầy đủ của ACE2 và S-protein virus corona. Công trình cung cấp nhiều “manh mối” thú vị để tìm hiểu sự lây lan của tế bào do virus corona gây nên.

Hai nhà nghiên cứu Zhou Qiang (phải) và Tong Renhong (trái). Ảnh: The Paper.

"Nhìn chung, việc phân tích cấu trúc đầy đủ của ACE2 sẽ giúp hiểu được cơ sở cấu trúc và đặc điểm chức năng của virus corona, hiểu chúng xâm nhập vào tế bào đích như thế nào. Nghiên cứu đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và tối ưu hóa các chất ức chế ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào tế bào”, Giáo sư Zhang Linqi, giám đốc Trung tâm nghiên cứu bệnh truyền nhiễm, cho biết.

Hai tác giả của nghiên cứu, Xi Zenhong và Zhou Qiang đều đang công tác tại Đại học Hồ Tây, Trung Quốc. Ông Ren Renhong chuyên nghiên cứu các vấn đề về khoa học sinh học. Ông Zhou Qiang chuyên nghiên cứu về sinh học tế bào, tế bào gốc và liệu pháp tế bào.

Thiên Nhan