Учените откриват механизъм зад зоонозния трансфер на вируса SARS-CoV-2

Оригиналният вирусен щам SARS-CoV-2, който се появи в началото на 2020 г., успя да се захване със захари, известни като сиалови киселини, открити на повърхността на човешките клетки, способност, която по-късните щамове не са запазили.

Това свързване е открито с помощта на комбинация от магнитен резонанс и изключително прецизно изображение с висока разделителна способност, проведено в института Розалинд Франклин и университета в Оксфорд и публикувано в списанието наука тази седмица.

Тази уникална способност в ранния щам също така повдига възможността вирусът да се е предал за първи път от животни на хора.

Следващите варианти за безпокойство, като Delta и Omicron, нямат тази способност да хващат сиалова киселина и разчитат на рецепторите на техните коронни шипове, за да се прикрепят към протеини, наречени ACE2, върху човешки клетки.

Международен екип, ръководен от учени от Института Розалинд Франклин, използва магнитен резонанс и сложни образни техники за по-нататъшно изследване. Използвайки техника за спектроскопия на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), наречена разлика в трансфера на насищане, те разработиха нов, сложен метод за анализ за справяне със сложния проблем. Те са нарекли техниката универсален анализ на трансфер на насищане (uSTA).

Две от продължаващите мистерии на пандемията на коронавирус са механизмите зад вирусното предаване и произходът на зоонозния скок. Има доказателства, че някои грипни вируси могат да грабнат сиалова киселина на повърхността на човешките клетки гостоприемници и това е наблюдавано при близкоизточния респираторен синдром (MERS), който е коронавирус. Въпреки че опасните варианти на SARS-CoV-2 не са показали този механизъм, нашето изследване установява, че вирусният щам, който се появи в началото на 2020 г., може да използва това като начин да проникне в човешки клетки.”

Бен Дейвис, старши автор и професор, Институт Розалинд Франклин

Механизмът на свързване се намира в края на N-терминалния домен, който е част от вируса, която еволюира по-бързо. Преди това домейнът е бил замесен в свързването на сиалова киселина, но докато екипът на Института Розалинд Франклин не приложи прецизни изображения и анализ с висока разделителна способност, това не беше доказано.

Що се отнася до защо вирусът е изхвърлил функцията за свързване на захарта, тъй като еволюира в нови варианти, професор Дейвис предполага, че може да е необходим за първоначалния зоонозен скок в хората от животните, но след това може да бъде скрит, докато не се наложи отново – особено ако функцията е в голяма степен вредна за мисията на вируса за репликация и инфекция в хората.

Констатацията корелира с доказателства от първата вълна в Италия. Италианският консорциум по геномика видя връзка между тежестта на заболяването COVID-19 и генетиката, тъй като пациентите с конкретна генна мутация – такава, която засяга типа на сиалова киселина върху клетките – са недостатъчно представени в отделенията за интензивно лечение. Това предполага, че вирусът намира, че е по-лесно да зарази някои генотипове в сравнение с други.

Професор Джеймс Нейсмит, директор на института Розалинд Франклин, казва: „С нашите ултра-високо прецизни изображения и нов метод за анализ можем да видим неизвестна досега структура в самия край на пика на SARS-CoV-2. Удивителното е, че нашето откритие корелира с това, което италианските изследователи отбелязаха в първата вълна, което предполага, че това е ключова роля в ранната инфекция.

“Новата техника може да бъде използвана от други, за да хвърли светлина върху други вирусни структури и да отговори на изключително подробни въпроси. Тази работа е пример за уникалните технологии, които Институтът Розалинд Франклин е създаден да разработи.”

Източник:

Референтен журнал:

Бюканън, Си Джей, et al. (2022) Взаимодействия между патоген и захар, разкрити чрез универсален анализ на трансфер на насищане. наука. https://doi.org/10.1126/science.abm3125

.