CC BY
1Вестник медицинского института «РЕАВИЗ». 2023. Том 13. № 2. Приложение
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛКОВ COVID-19 НА ЦИТОКИНЫ
Сушко Я.Д.
Белорусский государственный медицинский университет, Минск, Беларусь Научный руководитель: Мельников И.А.ст. преп.
Цель: изучить возможность взаимодействия неструктурных белковых компонентов вируса COVID-19 с цитокинами используя метод компьютерного моделирования молекулярных взаимодействий типа «лиганд-рецептор».
Материалы и методы. Для исследования были использованы текстовые последовательности неструктурных протеинов ко-ронавируса с сайта NCBI/GENE: nsp3, nsp4, nsp7, nsp8, nsp9, orf8, orfa3, orfa7; а также цитокинов: IL-1A, IL-1B, IL-3, IL-6, TNF-A.
Использовался метод компьютерного моделирования (in silico) для исследования взаимодействия между молекулами веществ. В ходе эксперимента текстовые последовательности белковых компонентов, факторов и цитокинов были промоделированы автором данной статьи на интернет-сайте SWISS-MODEL по предложенным шаблонам. Критерии отбора были таковы: схожесть более 60 %, достаточное заполнение капсулы охвата, GMOE не более 1, QMEADISCo Global от 0.50, отсутствие у предложенного шаблона дополнительных лигандов (рис. 1).
Рисунок 1. Модель белка nsp9 на сайте SWISS-MODEL
Для моделирования взаимодействий между вирусными белками с одной стороны, цитокинов - с другой, а также оценки «силы»/энергии такого взаимодействия была использована программа Hex 8.0.0.
Энергия связи (Kcal/mol) состоит из эффекта растворителя, конформационных изменений рецептора и лиганда, свободной энергии связывания рецептор-лиганд, внутренних вращений, энергии ассоциации рецептор+лиганд. Низкая энергия свидетельствует о том, что система стабильна, есть связывающее взаимодействие и лиганд оказывает влияние на «рецептор».
С - концентрация содержания факторов и цитокинов в крови (пг/мл). Высчитывалась следующим образом: отрицательная энергия связи переводилась в положительную (для удобства). Составлялась пропорция по типу: 4 Ккал соответствуют 1 г, рассчитанная энергия E соответствует X (г). Значение X (г) вводилось в онлайн-калькулятор, который переводил его в пг/мл (пикограмм/миллилитр).
Структуры IL-1B (интерлейкин 1 бета) и nsp9 (неструктурного протеинового компонента SARS-Cov-2) до начала компьютерного моделирования эксперимента в программе Hex 8.0.0. Модель взаимодействия SCF и nsp9 после проведения эксперимента, построенная в программе Hex 8.0.0, следует отметить, что вещества изменили свое расположение относительно друг друга - это из-за автоматического перебора конформаций и ориентаций лиганда в сайте связывания и оценке энергии взаимодействия (рис. 2, 3).
Рисунок 2. Исходные структуры IL-1B и nsp9 Рисунок 3. Модель взаимодействия IL-1B и nsp9, построенная
в программе Hex 8.0.0 в программе Hex 8.0.0
COVID-19 и другие инфекционные заболевания
Результаты и их обсуждение. После проведения компьютерного моделирования и анализа его результатов было выявлено, что лучший комплекс связывания: 11_-1В с пэр9 - 180.6 Кса1/то1; 4,52х1013 пг/мл; И-Б и ог1в3 -175.6 Кса1/то1; 4.39х1013 пг/мл; ТЫР-Д (фактор некроза опухолей) с пэр9 -169.8 Кса1/то1, 4.25х1013 пг/мл; I_-6 и ог1в3 -165.8 Кса1/то1, 4.15х1013 пг/мл.; 1_-1Д с о|1а3 - 164.7 Кса1/то1, 4.12х1013 (табл. 1-5).
Таблица 1. И-1Б Таблица 2. И-в
Forms Energy Kcal/mol c пг/мл
nsp9 -180.6 4.52x1013
orfa3 -159.7 4.1 x1013
nsp4 -158.7 4.0x1013
orf8 -161.2 4.03x1013
orfa7 -142.5 3.56x1013
nsp1 -138.0 3.50x1013
nsp3 -120.0 3.0x1013
nsp8 -95.7 2.39x1013
nsp7 -83.2 2.10x1013
Forms Energy Kcal/mol c пг/мл
orfa3 -175.6 4.39x1013
nsp9 -169.1 4.23x1013
nsp7 -166.4 4.16 x1013
nsp4 -166.0 4.15x1013
orf8 -164.2 4.11 x1013
nsp1 -159.7 3.99x1013
nsp3 -152.9 3.82x1013
orfa7 -148.1 2.70x1013
nsp8 -97.6 2.44x1013
Таблица 3. TNF-A
Forms Energy Kcal/mol c пг/мл
nsp9 -169.8 4.25x1013
orfa3 -144.1 3.60x1013
orf8 -142.6 3.57x1013
nsp4 -139.5 3.49x1013
nsp1 -129.2 3.23 x1013
orfa7 -122.9 3.07x1013
nsp7 -101.7 2.54x1013
nsp3 -89.4 2.24x1013
nsp8 -80.1 2.0x1013
Таблица 4. IL-3
Forms Energy Kcal/mol c пг/мл
orfa3 -165.8 4.15x1013
orf8 -164.8 4.12x1013
nsp9 -163.0 4.10 x1013
nsp4 -160.2 4.05x1013
nsp3 -142.9 3.57 x1013
nsp7 -139.5 3.50x1013
nsp1 -137.2 3.43x1013
orfa7 -126 3.15x1013
nsp8 -98.6 2.47x1013
Таблица 5. IL-1A
Forms Energy Kcal/mol c пг/мл
orfa3 -164.7 4.12x1013
nsp9 -163.5 4.10x1013
nsp4 -160.7 4.01 x1013
orf8 -157.3 3.93x1013
nsp7 -149.9 3.80 x1013
nsp1 -138.5 3.50x1013
orfa7 -132.6 3.32x1013
nsp3 -129.2 3.23x1013
nsp8 -107.5 2.70x1013
Выводы. Существенное влияние на цитокины, среди изученных протеиновых компонентов 8ДЯ8-Соу-2 оказал пэр9: его функция - димеризация и связывание РНК.
Наилучшее связывание вирусных белков - с гемопоэ-тическим фактором I_-1 В, затем с I_-6, ТЫР-Д, I_-3, I_-1Д Совместное повышение концентрации цитокинов, вероятно, может быть одной из причин «цитокинового шторма» Проведенный эксперимент показал, что данный подход (компьютерное моделирование, эксперимент ¡п эШсо) весьма перспективен для поиска и предварительного исследования проекционных точек воздействия неструктурных протеинов коронавирусной инфекции на макромолекулы человеческого организма.
СЛИЧИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ПЦР-ДИАГНОСТИКИ COVID-19
Тарабукина С.Н.
Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина», Москва, Россия Научный руководитель: Лаптев С.В., канд. биол. наук, доцент
Возбудитель COVID-19 перешел от животного к человеку [1]. Тяжелая форма отмечается у 2,5-3,4 % больных [2].
В МЭБ нотифицированы случаи COVID-19 у собак и кошек, тигров и львов, норок. У животных могут проявляться тяжело переносимые симптомы, как показатель воспалительной реакции при развитии сепсиса [3].
Цель исследования - оценка качества ПЦР-диагностики COVID-19 на основе межлабораторных сличений.
Материалы и методы. Исследования в РФ на COVID-19 проводились в более 1200 организациях, 923 948 исследований в сутки [2]. Для оценки качества выявления РНК SARS-CoV-2 были реализованы две схемы проведения межлабораторных сличительных испытаниях (МСИ) [4-6]. В программе МСИ участвовало более 400 КДЛ из 77 регионов России.
