На фото: сотрудники кафедры биофизики биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, принимавшие участие в работе (слева направо): д.б.н., в.н.с. М.Г. Страховская, д.ф.-м.н., в.н.с. И.Б. Коваленко, чл.-корр. РАН, зав. кафедрой биофизики А.Б.Рубин, м.н.с. Е.Г. Холина, к.б.н., с.н.с. С.С. Хрущев, к.ф.-м.н., н.с. В.А. Федоров // Источник: Пресс-служба биологического факультета МГУ
Исследования были поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-04-60084) и Российского научного фонда (проект № 19-74-10055), их результаты опубликованы в серии статей[1] [2] в научном журнале Viruses.
В последние 20 лет коронавирусы человека находятся в центре внимания научного сообщества из-за вспышек тяжелого острого респираторного синдрома в 2002–2003 гг (SARS-CoV), ближневосточного респираторного синдрома в 2012 г (MERS-CoV) и нынешней пандемии COVID-19 (SARS-CoV-2). Распространение возбудителей этих инфекций в окружающей среде может происходить двумя путями: из организма зараженного человека коронавирусы выделяются с респираторными каплями, оседая затем на различных поверхностях, и с фекалиями, попадая с неочищенными стоками в водоемы. Для прерывания возможных путей распространения возбудителей инфекций учёные ищут различные способы обеззараживания окружающей среды, безопасные для этой среды и человека.
Один из таких способов – фотодинамическое обеззараживание. Принцип этого подхода следующий: специальное химическое вещество – фотосенсибилизатор – связывается с возбудителем заболевания, и при освещении активирует кислород, который и окисляет связанного с фотосенсибилизатором возбудителя болезни, убивая его. Коллектив российских учёных нашёл на оболочках коронавирусов человека мишени, за которые фотосенсибилизаторы могли бы «зацепиться», подобрали оптимальный фотосенсибилизатор и протестировали разработку.
«Спайковые белки (S-белки), благодаря которым семейство коронавирусов получило свое название, выступают из оболочки вируса и играют ключевую роль на ранних стадиях цикла репликации коронавирусов, связывании с клетками-хозяевами и слиянии мембран, что позволяет вирусам проникать в клетки, – рассказывает один из авторов исследований, научный сотрудник кафедры биофизики биологического факультета МГУ Владимир Фёдоров. – Мы использовали разработанный на нашей кафедре метод динамического докинга [один из методов молекулярного моделирования] и сравнили способность разных катионных фотосенсибилизаторов связываться со спайковыми белками трех коронавирусов, SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2. Наш метод позволил выявить потенциальное место связывания фотосенсибилизаторов с коронавирусами, им оказалось место сочленения ножки и головки S-белка, и найти вещество, обладающее наибольшим сродством к этому сайту связывания. Им оказались молекулы октакис(холинил)фталоцианина цинка».
Чтобы проверить эффективность подобранного с помощью молекулярного моделирования фотосенсибилизатора, учёные провели серию экспериментов. В тестах в водной среде это вещество в сочетании с излучением красных светодиодов продемонстрировало полное обеззараживание от коронавирусов.
«Наличие общего сайта связывания на S-белках SARS-CoV, SARS-CoV-2 и MERS-CoV создает перспективы для широкого использования этого типа фотосенсибилизаторов для борьбы с распространением коронавирусов», — заключает Владимир Фёдоров.
Рисунок. Сайты связывания фталоцианина с S-белком коронавируса SARS-CoV-2 // Источник: Владимир Фёдоров, МГУ [Адаптировано из публикации в журнале Viruses]
