COVID-19 orsakas av ett virus som kallas SARS-CoV-2, som till sin struktur liknar två andra virus som har orsakat nyligen utbrott:SARS-CoV, som orsakade ett utbrott av SARS 2003, och MERS-CoV, orsaken till ett utbrott 2012 av Middle East Respiratory Syndrome.

I den Journal of Chemical Physics , forskare från University of Maryland School of Pharmacy rapporterar undersökningar på molekylär nivå av dessa tre virus, tillhandahålla en möjlig väg till nya antivirala läkemedel för att bekämpa alla tre sjukdomarna. För närvarande, ingen effektiv behandling eller läkemedel finns för någon av dessa coronavirussjukdomar.

Utredarna tittade på ett viralt protein som spelar en nyckelroll i virusets förmåga att replikera sig själv en gång inuti kroppen. Detta protein spelar också en roll för att besegra värdens immunsystem, så det ger ett särskilt attraktivt mål för potentiella läkemedelsbehandlingar.

Proteinet, ett enzym som kallas papainliknande proteas, PLPro, är nästan identisk i SARS-CoV-2 och SARS-CoV men är något annorlunda i MERS-CoV. Väldigt nyligen, den första strukturella röntgen av detta enzym avslöjade en form i den katalytiska domänen ungefär som en hand med en "tumme, " "handflatan, " och "fingrar."

Tummen och handflatan går samman för att bilda ett bindningsställe, där en läkemedelsmolekyl potentiellt skulle kunna fångas. Fingrarna fälls ned över denna region och ger strukturell integritet som är avgörande för PLPro-aktivitet.

Utredarna upptäckte att små förändringar i pH kunde ändra formen på detta enzym genom en process som kallas protonering, där vätejoner binder till vissa aminosyraenheter i proteinet.

"Protonationstillståndsomkopplare är en viktig energitransduktionsmekanism, " sa författaren Jana Shen.

Medförfattaren Jack Henderson sa, "Coronavirusets spetsprotein, till exempel, använder sig av protonationstillståndsomkopplare för att inducera stora konformationsförändringar som krävs för membranfusion."

Membranfusion är det första steget i infektion. Ett virus fäster vid det yttre membranet av en cell, tar sig in där den kan börja bilda kopior av sig själv som sprider sig i hela kroppen.

En annan nyckelfunktion hos PLpro-bindningsstället är en sträng av aminosyraenheter som kallas BL2-loopen. Utredarna fann att denna loop kan öppnas eller stängas i SARS-virus när en viss aminosyra på loopen antingen protoneras eller deprotoneras. I MERS-viruset, dock, slingan är flexibel även utan en sådan aminosyra.

Denna funktion tyder på att ett potentiellt läkemedel kan rikta sig mot BL2-slingan, vilket gör att den sluter sig och binder tätt till en viral hämmare.

"Vårt arbete ger en utgångspunkt för ytterligare mekanistiska undersökningar med tillvägagångssätt på högre nivå, sa Shen.