Sơ đồ cấu trúc của phức hợp ACE2 và chất vận chuyển axit amin B0AT1. Ảnh: The Paper.
Sáng 19/2, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Ren Renhong và nhà nghiên cứu Zhou Qiang thuộc phòng thí nghiệm trường Đại học Hồ Tây, Trung Quốc đã công bố phân tích thành công cấu trúc không gian của thụ thể tế bào ACE2 của nCoV bằng kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-EM) - một phương pháp đông lạnh mẫu thử dùng trong kính hiển vi điện tử cho phép đông cứng phân tử sinh học trong khi vẫn giữ nguyên hình dáng của chúng. Nghiên cứu được công bố trên bioRxiv, kho lưu trữ truy cập mở ngành khoa học sinh học thuộc Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbortory (Mỹ).
Đây là nghiên cứu đầu tiên trên thế giới phân tích thành công toàn bộ chiều dài cấu trúc ACE2 (thụ thể mà nCoV bám vào để nhân lên vào tế bào cơ thể người), là bước đi quan trọng trong nhiệm vụ nghiên cứu khoa học phòng chống và kiểm soát dịch Covid-19.
Theo nghiên cứu, ACE2 là một thụ thể enzyme của SARS, cũng đóng vai trò quan trọng trong mối quan hệ của nCoV với các tế bào người. Giống như SARS năm 2003, nCoV xâm nhập tế bào người bằng cách nhận biết protein của ACE2. ACE2 giống như "tay nắm cửa" giúp nCoV dễ dàng xâm nhập vào tế bào cơ thể.
Mật độ Cryo-EM của phức hợp ACE2 và chất vận chuyển axit amin B0AT1. Ảnh: The Paper.
Nhóm nghiên cứu đã thu thập độ dài đầy đủ với protein S trong ACE2 nhưng bản thân thụ thể này rất khó thu thập được trong ống nghiệm. Trong quá trình tìm hiểu, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, Ren Renhong đã tìm thấy ACE2 và chất vận chuyển axit amin B0AT1 trong đường ruột có thể tạo thành một phức hợp.
Dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu trước đây, nhóm cho biết phức hợp này có khả năng ổn định ACE2 cao. Nhờ đó, nhóm thu được một phức hợp ổn định và tính liên kết cao giữa ACE2 và B0AT1 đồng thời biểu diễn và phân tích thành công cấu trúc 3D của phức hợp này nhờ kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh ở độ phân giải 2.9 Angstrom (1 Angstrom= 0.1 Nanomet).
Nhà nghiên cứu Zhou Qiang (trái) và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Ren Renhong (phải), Đại học Hồ Tây, Trung Quốc. Ảnh: The Paper.
Nhờ phân tích cấu trúc và chiều dài protein ACE2, nhóm còn phát hiện ra ACE2 tồn tại dưới dạng cặp với những thay đổi về hình dạng, nhưng đều chứa những đặc điểm nhận dạng bên ngoài tương đồng với nCoV.
Trước đó, nhóm nghiên cứu của Đại học Texas ở Austin đã phân tích cấu trúc 3D của một phức hợp được hình thành bởi miền ngoại bào ACE2 và protein S trong virus SARS, từ đó chỉ ra cấu trúc protein S trong virus nCoV. Tuy nhiên vẫn chưa xác định cụ thể trạng thái thụ thể ACE2 trên màng tế bào cũng như sự khác biệt của ACE2 giữa virus SARS và nCoV. Chỉ có thể tìm thấy chiều dài và cấu trúc phức tạp protein S trong ACE2 mới có thể giải đáp những vấn đề trên.
"Việc phân tích cấu trúc đầy đủ của thụ thể ACE2 giúp hiểu rõ đặc điểm chức năng của nCoV trong quá trình xâm nhập các tế bào đích, từ đó tìm ra và tối ưu hóa các chất ức chế sự xâm nhập vào tế bào của nCoV", Giáo sư Zhang Linqi, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Bệnh truyền nhiễm và Sức khỏe toàn cầu, Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) cho biết.
Nghiên cứu cũng cung cấp những "manh mối" để tìm hiểu về khả năng lây nhiễm của các tế bào virus nCoV như liệu dạng liên kết cặp của thụ thể ACE2 với dạng liên kết ba của protein S có thể liên kết ngang ở mức độ cao hơn hay không, từ đó thúc đẩy phản ứng tổng hợp của nCoV với màng tế bào chủ. Việc khu vực ngoại bào của ACE2 bị phân tách có thúc đẩy quá trình lây nhiễm nCoV hay không? Những vấn đề này vẫn đang được các nhà nghiên cứu đại học Hồ Tây tìm hiểu thêm.
Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Ren Renhong, Đại học Hồ Tây, chuyên nghiên cứu các vấn đề về khoa học sinh học, hiện là thành viên Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Cấu trúc Sinh học của tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc.
Nhà nghiên cứu Zhou Qiang là nghiên cứu chính phòng thí nghiệm Đại học Hồ Tây, chuyên nghiên cứu về sinh học tế bào, tế bào gốc và liệu pháp tế bào.
Nguyễn Xuân (Theo The Paper)