Als je een fervent lezer van wetenschappelijk nieuws bent, heb je waarschijnlijk gehoord van virale eiwitten zoals het COVID-19 spike-eiwit.

Misschien minder bekend in de anatomie van virussen is een klasse van moleculen die glycanen worden genoemd. Maar deze zijn ook belangrijk.

Glycanen zijn complexe koolhydraten die het oppervlak van virussen sieren, en "elk virus heeft een andere verdeling van koolhydraten", zegt de technische en medische onderzoeker Sriram Neelamegham van de Universiteit van Buffalo. Zoals hij uitlegt, gebruikt hiv glycanen als schild en gebruikt deze moleculen om zich te verbergen voor virusbestrijdende antilichamen. H1N1, een griepstam, maakt gebruik van glycanen om gastheercellen binnen te dringen, voegt hij eraan toe.

En nu is Neelamegham een ​​van de wetenschappers die de rol belicht die glycanen kunnen spelen in de functie van SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt.

In een nieuwe studie analyseerde zijn team een ​​subset van glycanen genaamd N-glycanen, met een focus op N-glycanen die zijn gehecht aan het SARS-CoV-2 spike-eiwit. De onderzoekers ontdekten dat verschillende van deze N-glycanen, met name die welke zijn vastgemaakt aan het spike-eiwit op plaatsen die bekend staan ​​als N61 en N801, waarschijnlijk cruciaal zijn voor de functie van SARS-CoV-2.

Het onderzoek werd op 23 september gepubliceerd in Science Advances . Neelamegham, Ph.D., UB Distinguished Professor in chemische en biologische technologie, biomedische technologie en geneeskunde, is senior auteur. Qi Yang, een UB Ph.D. student chemische en biologische technologie, is eerste auteur.

"We ontdekten dat specifieke N-glycanen de ontwikkeling en functionele rijping van het SARS-CoV-2-spike-eiwit lijken te reguleren", zegt Neelamegham. "Dit is belangrijk omdat het spike-eiwit erg belangrijk is voor virale toegang tot gastheercellen."

De studie werd gedeeltelijk uitgevoerd met behulp van kunstmatig gecreëerde replica's van het SARS-CoV-2-virus, virusachtige deeltjes (VLP's) genaamd. De VLP's die in het onderzoek zijn gebruikt, zijn ontworpen om specifiek de vorming van verschillende N-glycanen op het spike-eiwit te voorkomen. Tijdens deze onderzoeken verminderden modificaties met betrekking tot N61 en N801 het vermogen van VLP's om gastheercellen binnen te gaan met ongeveer 75-85%, wat suggereert dat deze glycanen volgens het onderzoek kritieke kwetsbaarheden van de virussen zijn.

Hoewel er meer onderzoek nodig is om de exacte reden te bepalen waarom dit gebeurt, is het mogelijk dat N61 en/of N801 een rol spelen bij het helpen om het spike-eiwit in de juiste configuratie te vouwen, zegt Neelamegham.

Om de vouwmechanica te begrijpen, onderzocht zijn team de rol van verschillende intracellulaire koolhydraatbindende "begeleiders" of "lectines" die helpen bij de synthese van de piek. Deze studies toonden aan dat een "chaperon"-eiwit genaamd calnexine, dat dit type vouwing vergemakkelijkt, de toegang van VLP tot gastheercellen reguleert. Dit is interessant, zegt Neelamegham, omdat bekend is dat calnexine bindt met N-glycanen, hoewel wetenschappers niet zeker weten of calnexine specifiek interageert met glycanen op N61 en N801, naast andere glycanen.

De bevindingen benadrukken N-gebonden glycanen op spike-eiwit als potentiële medicijndoelen voor COVID-19. Een volgende stap in het onderzoek zou zijn om de bevindingen te valideren met behulp van geschikte diermodellen, zegt Neelamegham. Het onderzoek onderstreept ook het belang van het onderzoeken van de rol van glycanen bij andere ziekten veroorzaakt door virussen.

"Glycomics is een klein veld in vergelijking met de studie van eiwitten:meer onderzoekers zijn gericht op eiwitten, omdat de belangrijkste doelen van neutraliserende antilichamen eiwitepitopen zijn", zegt Yang. "Maar onze resultaten laten zien dat deze glycanen inderdaad belangrijk zijn in termen van virale functie in SARS-CoV-2. Daarom kiezen we ervoor om deze richting op te gaan." + Verder verkennen

Glycanen in het SARS-CoV-2 spike-eiwit spelen een actieve rol bij infectie