Обнаружены структурные изменения в вариантах COVID-19, которые делают его более заразным
Исследователи из Института Фрэнсиса Крика выявили структурные изменения в вариантах COVID-19, которые дают представление о том, как вирус эволюционировал для достижения более высокого уровня инфекционности.
На протяжении пандемии COVID-19, SARS-CoV-2 развивал варианты с различиями в структуре белка шипа вируса. Изменения в этом белке влияют на то, как вирус связывается с клетками и заражает их, что является частью контроля инфекционности.
В своем исследовании, опубликованном сегодня (пятница, 4 марта) в журнале Nature Communications, ученые использовали криоэлектронную микроскопию высокого разрешения для выявления структурных изменений в белке спайк вариантов альфа и бета, которые появились во время пандемии в 2020 году.
Они обнаружили, что изменения в альфа-шпиле означают, что он более стабилен, когда связывается с рецептором человеческих клеток, ACE2, по сравнению с исходным штаммом вируса. Эта повышенная стабильность, вероятно, делает процесс связывания и инфицирования клетки более эффективным для вируса.
Бета-шипик имеет другую замену, K417N, которая, по предположению авторов, имеет решающее значение для придания шипику более открытой формы, что способствует связыванию шипика с клеточным рецептором. Эти два изменения, которые приводят к повышению стабильности и формированию более открытого шипа, также присутствуют в варианте омикрон.
Антони Вробель, соавтор работы и постдокторский научный сотрудник лаборатории структурной биологии процессов болезней Института Крика, сказал:
"Мы стремимся понять, через какие этапы эволюции прошел этот вирус, что очень важно, поскольку некоторые изменения, которые мы наблюдали в вариантах альфа и бета, наблюдались в последующих вариантах и могут присутствовать в будущих".
Исследователи также обнаружили, что оба варианта имеют одну и ту же замену, называемую N501Y, в своих рецептор-связывающих доменах, с помощью которых вирус связывается с клетками человека. Когда эта замена присутствует наряду с другой, называемой D614G, она вызывает более сильное связывание вируса с клетками по сравнению с исходным вирусом. Для альфа-вируса это связывание было в шесть раз сильнее, а для бета-вируса - в два раза.
Это наблюдение может объяснить, почему более поздние варианты развились из более раннего варианта с заменой D614G, а не другим эволюционным путем.
Дональд Бентон, соавтор работы и постдокторский научный сотрудник лаборатории структурной биологии процессов болезней в Крик, объясняет:
"Наша работа предлагает три общих механизма, с помощью которых шип эволюционировал в человеческой популяции. Мы видим, как ключевые аминокислотные замены привели к тому, что белок шипицы приобрел повышенную стабильность, более открытую структуру и способность образовывать более прочные связи с рецепторами человеческих клеток. Эти изменения помогают вирусу достичь более высокого уровня инфекционности, то есть способности устанавливать инфекцию в организме человека".
Исследователи Крик продолжают изучать SARS-CoV-2, в том числе для того, чтобы понять, как он влияет на иммунную систему, и какую защиту обеспечивают вакцины.
