IISc के वैज्ञानिक मिनीप्रोटीन विकसित करते हैं जो COVID संक्रमण को रोक सकते हैं

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) बैंगलोर के शोधकर्ताओं ने कृत्रिम पेप्टाइड्स या मिनीप्रोटीन का एक नया वर्ग तैयार किया है, जो वे कहते हैं कि SARS-CoV-2 जैसे वायरस को निष्क्रिय कर सकते हैं। नेचर केमिकल बायोलॉजी नामक पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन के अनुसार, मिनीप्रोटीन न केवल हमारी कोशिकाओं में वायरस के प्रवेश को रोक सकते हैं, बल्कि वायरस के कणों को भी आपस में जोड़ सकते हैं, जिससे उनकी संक्रमित होने की क्षमता कम हो जाती है।

शोधकर्ताओं ने नोट किया कि प्रोटीन-प्रोटीन की बातचीत अक्सर ताला और चाबी की तरह होती है।

उन्होंने कहा कि इस बातचीत को लैब-निर्मित मिनीप्रोटीन द्वारा बाधित किया जा सकता है जो नकल करता है, प्रतिस्पर्धा करता है, और 'कुंजी' को 'लॉक' से बांधने से रोकता है, या इसके विपरीत, उन्होंने कहा।

टीम ने इस दृष्टिकोण का उपयोग मिनीप्रोटीन को डिजाइन करने के लिए किया जो SARS-CoV-2 वायरस की सतह पर स्पाइक प्रोटीन को बांध और अवरुद्ध कर सकता है, जो इसे मानव कोशिकाओं में प्रवेश करने और संक्रमित करने में मदद करता है।

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इस बंधन को क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्रायो-ईएम) और अन्य बायोफिजिकल विधियों द्वारा बड़े पैमाने पर चित्रित किया गया था।

ये मिनीप्रोटीन पेचदार, हेयरपिन के आकार के पेप्टाइड होते हैं, प्रत्येक अपनी तरह के दूसरे के साथ जुड़ने में सक्षम होते हैं, जिसे डिमर के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक डिमेरिक 'बंडल' दो लक्ष्य अणुओं के साथ बातचीत करने के लिए दो 'चेहरे' प्रस्तुत करता है।

शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि दो चेहरे दो अलग-अलग लक्ष्य प्रोटीन से बंधे होंगे जो चारों को एक जटिल में बंद कर देंगे और लक्ष्य की कार्रवाई को अवरुद्ध कर देंगे।

"लेकिन हमें सिद्धांत के प्रमाण की आवश्यकता थी," जयंत चटर्जी, आणविक बायोफिज़िक्स यूनिट (एमबीयू), आईआईएससी में एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के प्रमुख लेखक ने कहा।

टीम ने मानव कोशिकाओं में SARS-CoV-2 और ACE2 प्रोटीन के स्पाइक प्रोटीन के बीच बातचीत को लक्षित करने के लिए SIH-5 नामक एक मिनीप्रोटीन का उपयोग करके अपनी परिकल्पना का परीक्षण करने का निर्णय लिया।

स्पाइक प्रोटीन तीन समान पॉलीपेप्टाइड्स का एक कॉम्प्लेक्स है, जिनमें से प्रत्येक में एक रिसेप्टर बाइंडिंग डोमेन (आरबीडी) होता है जो सेल में वायरल प्रवेश की सुविधा के लिए मेजबान सेल की सतह पर एसीई 2 रिसेप्टर से बांधता है।

SIH-5 मिनीप्रोटीन को मानव ACE2 के लिए RBD के बंधन को अवरुद्ध करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

जब एक SIH-5 डिमर को S प्रोटीन का सामना करना पड़ता है, तो उसका एक चेहरा S प्रोटीन ट्रिमर पर तीन RBD में से एक से कसकर बंधा होता है, और दूसरा चेहरा किसी भिन्न S प्रोटीन से RBD से बंधा होता है।

इस 'क्रॉस-लिंकिंग' ने मिनीप्रोटीन को एक ही समय में दोनों एस प्रोटीन को अवरुद्ध करने की अनुमति दी।

चटर्जी ने कहा, "कई मोनोमर्स अपने लक्ष्यों को अवरुद्ध कर सकते हैं। (लेकिन) एस प्रोटीन का क्रॉस-लिंकिंग उनकी क्रिया को कई गुना अधिक प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करता है।"

क्रायो-ईएम के तहत, एसआईएच -5 द्वारा लक्षित एस प्रोटीन सिर से सिर से जुड़े हुए प्रतीत होते हैं, शोधकर्ताओं ने कहा।

एमबीयू में सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के संबंधित लेखकों में से एक सोमनाथ दत्ता ने कहा, "हमें एसआईएच -5 पेप्टाइड्स के साथ एक स्पाइक ट्रिमर का एक जटिल देखने की उम्मीद थी। लेकिन मैंने एक संरचना देखी जो बहुत अधिक लंबी थी।"

दत्ता और अन्य लोगों ने महसूस किया कि स्पाइक प्रोटीन को डिमर बनाने के लिए मजबूर किया जा रहा था और मिनीप्रोटीन के साथ कॉम्प्लेक्स में फंस गया था।

इस प्रकार के क्लंपिंग एक साथ एक ही वायरस के कई स्पाइक प्रोटीन और यहां तक ​​कि कई वायरस कणों को निष्क्रिय कर सकते हैं।

मिनीप्रोटीन भी कमरे के तापमान पर महीनों तक बिना बिगड़े स्थिर पाया गया।

यह जांचने के लिए कि क्या SIH-5 COVID-19 संक्रमण को रोकने के लिए उपयोगी होगा, टीम ने सबसे पहले लैब में स्तनधारी कोशिकाओं में विषाक्तता के लिए मिनीप्रोटीन का परीक्षण किया और इसे सुरक्षित पाया।

इसके बाद, एमबीयू के प्रोफेसर राघवन वरदराजन की प्रयोगशाला में किए गए प्रयोगों में, हैम्स्टर्स को मिनीप्रोटीन के साथ लगाया गया, इसके बाद SARS-CoV-2 के संपर्क में आया।

केवल वायरस के संपर्क में आने वाले हैम्स्टर्स की तुलना में इन जानवरों ने कोई वजन कम नहीं दिखाया और वायरल लोड के साथ-साथ फेफड़ों में बहुत कम सेल क्षति को कम किया।

शोधकर्ताओं ने नोट किया कि मामूली संशोधनों और पेप्टाइड इंजीनियरिंग के साथ, यह लैब-निर्मित मिनीप्रोटीन अन्य प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन को भी रोक सकता है।