Profesor Marcin Drąg wraz z zespołem badawczym z Politechniki Wrocławskiej pracuje nad kluczowymi dla replikacji wirusa SARS-CoV-2 enzymami – proteazami. Badania polegają na analizie specyficzności substratowej proteaz – dzięki zahamowaniu działania tych enzymów wirus nie będzie w stanie się replikować.

Klucz do zamka

Uhonorowany nagrodą Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej prof. Drąg w połowie marca 2020 roku dokonał pierwszego niezwykłego odkrycia w badaniach nad SARS-CoV-2: „jeśli enzym potraktujemy jako zamek, to my dorobiliśmy do niego klucz” – powiedział. Badania dotyczyły inhibicji proteazy SARS-CoV-2-Mpro. W ostatnim czasie badacze analizowali kolejną proteazę nowego koronawirusa: SARS-CoV-2-PLpro.

„Koronawirus powodujący COVID-19 ma dwie proteazy. Zatrzymanie albo jednej, albo drugiej na sto procent zatrzymuje replikację wirusa. To potwierdzone dane medyczne. A my jesteśmy jedynym laboratorium na świecie, które ma teraz obie te proteazy w aktywnej formie i dobrze sprofilowane” – informuje prof. Drąg.

Proteaza SARS-CoV-2 podobna do proteazy SARS-CoV(-1)

Nowy koronawirus pod względem budowy jest bardzo podobny do wirusa SARS-CoV(-1), który wywołał epidemię w 2002 roku. Od czasu wybuchu pierwszej epidemii SARS wiele zespołów badawczych na świecie pracowało m.in. nad zrozumieniem sposobu działania tego wirusa. W oparciu o dostępne dane naukowe oraz własne analizy i technologie zespół z Politechniki Wrocławskiej porównał budowę i działanie proteaz obu koronawirusów: „udało się porównać proteazy PLpro ze ‘starego’ i z ‘nowego’ wirusa SARS-CoV. Wykazaliśmy, że są bardzo podobne w specyfice wiązania substratów, a to kluczowa informacja w aspekcie ich aktywności” – mówi prof. Drąg. Zdobyte dane sugerują, że informacje uzyskane w wyniku wieloletnich badań nad wirusem SARS-CoV(-1) można zastosować w badaniach nad zwalczaniem wirusa wywołującego COVID-19.

Wrocławski zespół badawczy opracował już kilka przykładów związków, które selektywnie inhibują działanie proteaz wirusa SARS-CoV-2.

Enzym SARS-CoV-2-PLpro pełni kluczową funkcję w replikacji wirusa i hamuje mechanizm obrony organizmu zaatakowanego przez ten patogen: „Koronawirus wykorzystuje enzym do oszukiwania ludzkich komórek, a przez to może replikować i tworzyć olbrzymią liczbę kopii” – wyjaśnia prof. Drąg. Zahamowanie działania tego białka mogłoby więc wspomóc organizm zakażonego w walce z wirusem.

Wyścig z czasem

Podczas prac badawczych nad zrozumieniem sposobu działania proteazy PLpro poprzedniego koronawirusa prof. Drąg nawiązał współpracę naukową z ekspertami z całego świata. Po wybuchu pandemii i rozpoczęciu kolejnych badań wiedział już, w których ośrodkach może przeprowadzić wybrane etapy swojej pracy, co znacząco ją przyspieszyło. Przygotowaniem białka zajęło się laboratorium prof. Shauna Olsena z Karoliny Południowej w USA. Zaledwie po kilku dniach od dotarcia enzymu do Polski naukowcy z Politechniki Wrocławskiej mieli już gotowe wyniki!

Wyniki badań polskich naukowców bazą do poszukiwania leków na COVID-19

Nowy koronawirus ma dwie proteazy: SARS-CoV-2-Mpro oraz SARS-CoV-2-PLpro. Znajomość zasady ich działania umożliwi poszukiwanie cząsteczek selektywnie hamujących te enzymy. Wiele leków obecnie stosowanych w innych schorzeniach, w tym niektóre leki na HIV, wirusowe zapalenie wątroby typu C, cukrzycę typu 2 czy leki przeciwnowotworowe nowej generacji, opiera się na mechanizmie selektywnej inhbicji proteaz.

Zespół badawczy z Politechniki Wrocławskiej z prof. Drągiem na czele, podobnie jak w przypadku swojego pierwszego odkrycia, również teraz udostępnia wyniki swoich badań nieodpłatnie, nie patentując ich. Publikację można przeczytać tutaj (1) (2).

Piśmiennictwo

1. Tomala L. Kolejny przełom w badaniach prof. Drąga: kluczowy enzym SARS-CoV-2 bardzo podobny do enzymu SARS-CoV-1. Nauka w Polsce. [Online] 01 05 2020. [Zacytowano: 11 05 2020.] http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C82054%2Ckolejny-przelom-w-badaniach-prof-draga-kluczowy-enzym-sars-cov-2-bardzo.
2. Rut W. i wsp. Activity profiling of SARS-CoV-2-PLpro protease provides structural framework for anti-COVID-19 drug design. bioRxiv. [Online] 29 04 2020. [Zacytowano: 11 05 2020.] https://doi.org/10.1101/2020.04.29.068890.