Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Studi menunjukkan sifat mekanik protein lonjakan dapat memprediksi infektivitas dan mematikan berbagai virus corona – ScienceDaily


Saat seseorang kesulitan membuka kunci dengan kunci yang sepertinya tidak berfungsi, terkadang menggoyangkan kunci sedikit akan membantu. Sekarang, penelitian baru dari MIT menunjukkan bahwa coronavirus, termasuk yang menyebabkan Covid-19, dapat menggunakan metode serupa untuk mengelabui sel agar membiarkan virus masuk. Temuan ini dapat berguna untuk menentukan seberapa berbahayanya galur atau mutasi virus korona yang berbeda, dan mungkin menunjukkan pendekatan baru untuk mengembangkan pengobatan.

Studi tentang bagaimana protein lonjakan, yang memberi virus korona penampilan seperti mahkota yang berbeda, berinteraksi dengan sel manusia biasanya melibatkan mekanisme biokimia, tetapi untuk penelitian ini para peneliti mengambil pendekatan yang berbeda. Dengan menggunakan simulasi atomistik, mereka melihat aspek mekanis tentang bagaimana protein lonjakan bergerak, berubah bentuk, dan bergetar. Hasilnya menunjukkan bahwa gerakan getaran ini dapat menjelaskan strategi yang digunakan oleh virus corona, yang dapat mengelabui mekanisme penguncian pada permukaan sel agar membiarkan virus melewati dinding sel sehingga dapat membajak mekanisme reproduksi sel.

Tim menemukan hubungan langsung yang kuat antara kecepatan dan intensitas getaran paku dan seberapa mudah virus dapat menembus sel. Mereka juga menemukan hubungan yang berlawanan dengan tingkat kematian akibat virus korona tertentu. Karena metode ini didasarkan pada pemahaman struktur molekul terperinci dari protein ini, para peneliti mengatakan itu dapat digunakan untuk menyaring virus corona yang muncul atau mutasi baru Covid-19, untuk menilai potensi risikonya dengan cepat.

Penemuan ini, oleh profesor teknik sipil dan lingkungan MIT Markus Buehler dan mahasiswa pascasarjana Yiwen Hu, sedang diterbitkan hari ini di edisi cetak jurnal. Masalah setelah diposting online pada 30 Oktober.

Semua gambar yang kami lihat tentang virus SARS-CoV-2 agak menyesatkan, menurut Buehler.

“Virus tidak terlihat seperti itu,” katanya, karena pada kenyataannya semua materi pada skala nanometer atom, molekul, dan virus “terus bergerak dan bergetar. Mereka tidak benar-benar terlihat seperti gambar dalam kimia. buku atau situs web. “

Laboratorium Buehler mengkhususkan diri dalam simulasi atom-demi-atom molekul biologis dan perilakunya. Segera setelah Covid-19 muncul dan informasi tentang komposisi protein virus tersedia, Buehler dan Hu, seorang mahasiswa doktoral di bidang teknik mesin, langsung bertindak untuk melihat apakah sifat mekanik protein berperan dalam interaksi mereka dengan manusia. tubuh.

Getaran skala nano kecil dan perubahan bentuk molekul protein ini sangat sulit untuk diamati secara eksperimental, jadi simulasi atomistik berguna untuk memahami apa yang sedang terjadi. Para peneliti menerapkan teknik ini untuk melihat langkah penting dalam infeksi, ketika partikel virus dengan paku proteinnya menempel pada reseptor sel manusia yang disebut reseptor ACE2. Begitu paku ini mengikat reseptor, yang membuka saluran yang memungkinkan virus menembus sel.

Mekanisme pengikatan antara protein dan reseptor bekerja seperti gembok dan kunci, dan itulah mengapa getaran penting, menurut Buehler. “Jika statis, hanya pas atau tidak pas,” katanya. Tetapi lonjakan protein tidak statis; “Mereka bergetar dan terus-menerus mengubah bentuknya sedikit, dan itu penting. Kuncinya statis, tidak berubah bentuk, tetapi bagaimana jika Anda memiliki kunci yang terus berubah bentuk – bergetar, bergerak, berubah sedikit ? Mereka akan muat secara berbeda tergantung bagaimana penampilan mereka pada saat kita memasukkan kunci ke lubangnya. “

Semakin banyak “kunci” bisa berubah, para peneliti beralasan, semakin mungkin menemukan kecocokan.

Buehler dan Hu memodelkan karakteristik getaran dari molekul protein ini dan interaksinya, menggunakan alat analisis seperti “analisis mode normal”. Metode ini digunakan untuk mempelajari cara getaran berkembang dan merambat, dengan memodelkan atom sebagai massa titik yang dihubungkan satu sama lain oleh pegas yang mewakili berbagai gaya yang bekerja di antara mereka.

Mereka menemukan bahwa perbedaan karakteristik getaran berkorelasi kuat dengan tingkat infektivitas dan tingkat kematian yang berbeda dari berbagai jenis virus korona, diambil dari database global nomor kasus yang dikonfirmasi dan tingkat kematian kasus. Virus yang dipelajari termasuk SARS-CoV, MERS-CoV, SATS-CoV-2, dan satu mutasi yang diketahui dari virus SARS-CoV-2 yang menjadi semakin umum di seluruh dunia. Ini menjadikan metode ini alat yang menjanjikan untuk memprediksi potensi risiko dari virus corona baru yang muncul, seperti yang kemungkinan besar akan terjadi, kata Buehler.

Dalam semua kasus yang telah mereka pelajari, kata Hu, bagian penting dari proses ini adalah fluktuasi ayunan ke atas dari salah satu cabang molekul protein, yang membantu membuatnya dapat diakses untuk mengikat reseptor. “Gerakan itu memiliki kepentingan fungsional yang signifikan,” katanya. Indikator kunci lainnya berkaitan dengan rasio antara dua gerakan getaran yang berbeda dalam molekul. “Kami menemukan bahwa kedua faktor ini menunjukkan hubungan langsung dengan data epidemiologi, infektivitas virus dan juga kematian virus,” katanya.

Korelasi yang mereka temukan berarti bahwa ketika virus baru atau mutasi baru dari yang sudah ada muncul, “Anda dapat menyaringnya dari sisi mekanis murni,” kata Hu. “Anda bisa melihat fluktuasi protein lonjakan ini dan mencari tahu bagaimana mereka dapat bertindak di sisi epidemiologis, seperti seberapa menular dan seberapa serius penyakitnya.”

Secara potensial, temuan ini juga dapat memberikan jalan baru untuk penelitian tentang kemungkinan pengobatan untuk Covid-19 dan penyakit virus korona lainnya, kata Buehler, berspekulasi bahwa mungkin untuk menemukan molekul yang akan mengikat protein lonjakan dengan cara yang akan menjadi kaku. mereka dan membatasi getaran mereka. Pendekatan lain mungkin dengan menginduksi getaran yang berlawanan untuk membatalkan getaran alami pada lonjakan, mirip dengan cara headphone peredam bising menekan suara yang tidak diinginkan.

Ketika ahli biologi mempelajari lebih lanjut tentang berbagai jenis mutasi yang terjadi pada virus corona, dan mengidentifikasi area genom mana yang paling dapat berubah, metodologi ini juga dapat digunakan secara prediktif, kata Buehler. Jenis mutasi yang paling mungkin muncul semuanya dapat disimulasikan, dan mutasi yang memiliki potensi paling berbahaya dapat ditandai sehingga dunia dapat disiagakan untuk mengamati tanda-tanda kemunculan sebenarnya dari jenis tertentu tersebut. Buehler menambahkan, “Mutasi G614, misalnya, yang saat ini mendominasi penyebaran Covid-19 di seluruh dunia, diperkirakan akan sedikit lebih menular, menurut temuan kami, dan sedikit kurang mematikan.”

Penelitian ini didukung oleh MIT-IBM Watson AI Lab, Office of Naval Research, dan National Institutes of Health.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>