04.06.2020 - University of Virginia

Ein wichtiges neues Tool zur Entwicklung von Therapien und Impfstoffen für COVID-19

Neues Tool hilft Wissenschaftlern, COVID-19 besser zu verstehen

Biomedizinische Wissenschaftler, die mit COVID-19 arbeiten, verfügen über ein neues Tool, das ihnen hilft, das Virus besser zu verstehen und sich bei den Strukturmodellen, die sie in ihrer Forschung verwenden, sicher zu fühlen.

Wladek Minor, PhD, von der University of Virginia School of Medicine, und andere führende Strukturbiologen haben ein internationales Team von Wissenschaftlern geleitet, um die im Virus enthaltenen Proteinstrukturen zu untersuchen - Strukturen, die für die Entwicklung von Behandlungen und Impfstoffen von entscheidender Bedeutung sind. Das Team hat eine Web-Ressource erstellt, die den Wissenschaftlern eine einfache Möglichkeit bietet, den Fortschritt der strukturbiologischen Gemeinschaft in diesem Bereich zu verfolgen. Sie enthält auch die Bewertung der Qualität der einzelnen Modelle und, wenn möglich, verbesserte Versionen dieser Strukturen durch das Team.

"Wir haben die verfügbaren Modelle der SARS-CoV-2-Proteine sorgfältig analysiert und präsentieren die Ergebnisse mit dem Ziel, der breiten biomedizinischen Gemeinschaft zu helfen. Strukturmodelle sind letztlich die Interpretation der ursprünglichen Forscher und sind manchmal suboptimal. Deshalb ist ein zweites Augenpaar zur Validierung wichtiger Strukturen so wichtig", sagte Minor von der Abteilung für Molekularphysiologie und biologische Physik der UVA. "In den meisten Fällen konnten nur geringfügige Korrekturen vorgeschlagen werden. In mehreren Fällen waren die Überarbeitungen jedoch signifikant, vor allem in dem sensiblen Bereich der Protein-Ligand-Komplexe, die für die weitere Forschung, wie die Arzneimittelforschung, entscheidend sind. Die aktuelle Gesundheitskrise verlangt, dass alle SARS-CoV-2-Strukturen von höchstmöglicher Qualität sind".

Wissenschaft in Blitzgeschwindigkeit

Als die Bedrohung durch das Coronavirus offensichtlich wurde, reagierten Wissenschaftler weltweit in einem beispiellosen Tempo, um die atomare Struktur des Virus und seiner Proteinbestandteile zu bestimmen.

Die Forscher setzen die resultierenden Strukturmodelle in einer Vielzahl von Anwendungen ein, die vom strukturbasierten Medikamentenentwurf bis zur Planung einer Reihe von biomedizinischen Experimenten reichen. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die atomaren Modelle so genau wie möglich sind. Wegen der Dringlichkeit der Pandemie werden die meisten dieser Strukturen vor der Veröffentlichung und der Begutachtung durch Fachkollegen in der Protein Data Bank (PDB), einem globalen Repository für makromolekulare Strukturen, hinterlegt.

Die Mitglieder des Teams, die Experten auf dem Gebiet der Strukturvalidierung und -interpretation sind, bemerkten Möglichkeiten zur Verbesserung mehrerer SARS-CoV-2-Modelle unter Verwendung modernster Verfeinerungsansätze. Das veranlasste sie zur Erstellung der neuen Web-Ressource. Sie wird wöchentlich synchron mit dem HVE mit neuen Strukturen aktualisiert.

In einigen Fällen hat das Team mit den Forschern, die die ursprüngliche Struktur erzeugt haben, zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass die Website die genauesten Modelle enthält. Dieses Team verfügt über langjährige Erfahrung in der Korrektur biomedizinisch wichtiger Strukturmodelle - zum Beispiel auf dem Gebiet der Antibiotikaresistenz.

"Die Arbeit an einem Projekt, das durch eine starke internationale Zusammenarbeit vorangetrieben wird, ist eine enorme Chance für jüngere Wissenschaftler wie Ivan Shabalin und Dariusz Brzezinski, die zweifellos in naher Zukunft weitere sehr wirkungsvolle Studien leiten werden", sagte Minor.

"Es ist äußerst lohnend, mein Fachwissen in ein Projekt einbringen zu können, das das Potenzial hat, das Leben von Millionen von Menschen immens zu beeinflussen", sagte Shabalin.

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