Spikeproteinet är en kritisk komponent i viruset, och det är målet för många vacciner och behandlingar. Men spikproteinet förändras också ständigt, vilket gör det svårt för forskare att utveckla effektiva behandlingar.
Den nya visualiseringstekniken, kallad kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM), tillåter forskare att se spikproteinet i oöverträffad detalj. cryo-EM innebär att spikproteinet kyls ned till mycket låga temperaturer och sedan använder man ett elektronmikroskop för att ta bilder av det.
De resulterande bilderna visar spikproteinet i dess naturliga tillstånd, och de låter forskare se hur proteinet rör sig och ändrar form.
Denna information är avgörande för att förstå hur viruset infekterar celler och hur vacciner och behandlingar kan utvecklas för att blockera infektionen.
Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Nature.
Så fungerar cryo-EM
Cryo-EM är en relativt ny teknik som har använts för att studera strukturen hos proteiner och andra biologiska molekyler. Det innebär att frysa provet till mycket låga temperaturer, vilket hindrar molekylerna från att röra sig och gör att de kan avbildas i sitt naturliga tillstånd.
Elektronmikroskopet som används i cryo-EM är mycket kraftfullare än ett traditionellt ljusmikroskop, och det kan producera bilder med mycket högre upplösning. Detta gör det möjligt för forskare att se detaljerna i spikeproteinet i oöverträffad detalj.
Vad forskarna hittade
Forskarna använde cryo-EM för att avbilda spikeproteinet i två olika tillstånd:prefusionstillståndet och postfusionstillståndet.
Prefusionstillståndet är det tillstånd i vilket spikproteinet är beläget på virusets yta. I detta tillstånd är proteinet i en sluten konformation och det kan inte infektera celler.
Postfusionstillståndet är det tillstånd i vilket spikproteinet har smält samman med membranet i en värdcell. I detta tillstånd är proteinet i en öppen konformation, och det kan injicera virusets genetiska material i cellen.
Forskarna fann att spikeproteinet genomgår ett antal förändringar i form när det övergår från prefusionstillståndet till postfusionstillståndet. Dessa förändringar är avgörande för att viruset ska infektera celler.
Konsekvenser för utveckling av vaccin och behandling
Den nya informationen om spikproteinets rörelser kan hjälpa forskare att utveckla effektivare vacciner och behandlingar för covid-19.
Vacciner som riktar sig mot spikeproteinet kan utformas för att blockera proteinet från att ändra form, vilket skulle förhindra viruset från att infektera celler. Behandlingar som riktar sig mot spikeproteinet kan också utformas för att blockera proteinet från att smälta samman med membranet hos värdceller.
Forskarna hoppas att deras resultat kommer att bidra till att påskynda utvecklingen av nya behandlingar och vacciner mot COVID-19.
