Nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã phân tích thành công cấu trúc không gian ba chiều của RNA polymerase phụ thuộc RNA (RNA-dependent RNA polymerase) ở độ phân giải cận nguyên tử, tiết lộ đặc điểm cấu trúc của "động cơ chính" trong bộ máy sao chép vật liệu di truyền của nCoV. Nghiên cứu được đăng trên kho dự trữ mở Khoa học Sinh học BioRixv ngày 17/3.
Cấu trúc liên kết ba miền chính của RNA polymerase ở nCoV. Ảnh: Sina.
RNA polymerase phụ thuộc RNA (viết tắt là RdRp hoặc nsp12) là một enzyme xúc tác khả năng sao chép RNA. Virus corona khi bắt đầu sao chép với số lượng lớn, chúng xâm nhập tế bào, RdRp lúc này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp RNA, vật liệu di truyền của virus. RdRp là mục tiêu chính mà các loại thuốc kháng virus nhằm vào, điển hình như thuốc Remdesivir, đang được thử nghiệm tại Trung Quốc về khả năng ức chế nCoV.
Sau khi thu thập và xử lý gần 8.000 hình ảnh từ máy vi tính điện tử, các nhà nghiên cứu đã phân tích cấu trúc ba chiều của một phức hợp được tạo thành từ các liên kết phân tử bằng kính điện tử đông lạnh độ phân giải cao.
Thông qua phân tích hình ảnh, nhóm nghiên cứu phát hiện được cơ chế phản ứng, vận chuyển của nhóm từ chất này san chất khác. Đây cũng là lần đầu tiên nhóm nghiên cứu phát hiện một cấu trúc β hình kẹp tóc nằm tại điểm cuối của RNA polymerase.
Các nhà nghiên cứu cho biết, đây là lần đầu tiên cấu trúc bên trong bộ máy sao chép nCoV "nsp12-nsp7-nsp8" được mô tả chính xác, tạo nền tảng lý thuyết quan trọng cho nghiên cứu sâu về cơ chế phân tử hoạt động của bộ máy sao chép nCoV. Nghiên cứu cũng mở ra phương thức mới trong phát triển các loại thuốc đặc trị chống Covid-19.
Từ tháng 2, Bệnh viện Hữu nghị Trung Quốc-Nhật Bản, Viện Dược liệu của Viện Hàn lâm Khoa học Y khoa Trung Quốc và một số bệnh viện ở Vũ Hán tiến hành điều trị thử nghiệm thuốc Remdesivir. Tuy nhiên, quá trình này gặp khó khăn và gián đoạn bởi thiếu bệnh nhân đủ tiêu chuẩn thử thuốc và thiếu thông tin về cấu trúc 3D RNA polymerase của nCoV.
Việc phân tích thành công cấu trúc 3D RNA polymerase của nCoV là bước phát triển và tiềm năng ứng dụng cho các loại thuốc điều trị hiệu quả. Kết quả thử nghiệm thuốc dự tính được công bố vào cuối tháng 4.
Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ Phòng thí nghiệm sinh học cấu trúc của Đại học Thanh Hoa, Trường Khoa học sự sống, Viện Hóa học Miễn dịch tiên tiến Thượng Hải và Phòng Thí nghiệm Sinh học Hóa học, Đại học Nam Khai (Thiên Tân), kết hợp Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Trung tâm Nghiên cứu Phân tử Không gian, Đại học Queensland, Australia.
Trong nghiên cứu các nhà khoa học thu thập và xử lý 7.994 hình ảnh từ máy vi tính điện tử, phân tích cấu trúc ba chiều của một phức hợp được tạo thành từ nsp12 liên kết với nsp7 và nsp8, bằng kính điện tử đông lạnh với độ phân giải 2,9 angstrom(1 angstrom=0,1 nanomet).
Cấu trúc của RNA polymerase bao gồm ba tên miền phụ, được nhóm nghiên cứu đặt tên lần lượt là, "right hand", "finger", "palm" và "thumb", liên kết với miền polymerase (gồm nsp7, nsp8-1, nsp8-2) và miền đặc trưng chứa nucleotide transferase (NiRAN). Miền NiRAN là enzyme vận chuyển, thực hiện các phản ứng vận chuyển một nhóm từ chất này sang chất khác.