Tavaly karácsonykor jelent meg a bioRxiv felületén Mahmoud Moradi és Vivek Govind Kumar, és munkatársaik tanulmánya a különféle koronavírusok fertőző erejét meghatározó tényezőkről. Az Arkansasi Egyetem kutatói ebben rámutattak: még nem teljesen tisztázott, hogy a SARS-CoV-2 által okozott COVID-19-pandémia miért terjedt el lényegesen szélesebb körben, mint a SARS-CoV-1 okozta járvány, annak ellenére, hogy a két vírus között feltűnő hasonlóság van.
A SARS-CoV-1 -et és a SARS-CoV-2 -t leginkább megkülönböztető gén az S gén, amely a tüske glikoproteint kódolja. Ez a fehérje a fertőzés döntő lépését irányítja, vagyis a gazdasejt felismerését és a vírus bejutását a gazdasejtbe, ami az ACE2 fehérjéhez való kötődéssel kezdődik mindkét vírus esetében. A legújabb vizsgálatok rávilágítottak, hogya SARS-CoV-1 és a SARS-CoV-2 tüskefehérjéknek különböző a kötési viselkedésük. Különösen a kriogén elektronmikroszkópos (krio-EM) vizsgálatok mutatják meg, hogy az ACE2-kötődést a tüskefehérje nagymértékű ( konformációs ) változása előzi meg annak érdekében, hogy a receptorkötő domént (RBD) kitegye a kötőpartnerének.
Tüskefehérje-kapcsoló
Ezek a tanulmányok nem nyújtanak részletes információt a fertőzési folyamat dinamikájáról. Az arkansasi kutatásból azonban kiderült, hogy a SARS-CoV-2 tüskefehérje aktív formája lényegesen stabilabb, mint amit a SARS-CoV-1 esetében megfigyeltek. Az irányított szimulációk azt mutatták, hogy az aktív és inaktív állapotok közötti átváltáshoz a SARS-CoV-1 tüskefehérje esetében kevesebb energia kell. Ennek alapján feltételezik, hogy a SARS-CoV-2 tüskefehérjének nagyobb a hajlandósága aktív állapotban maradni, ami hozzájárul, hogy fertőzőbb a SARS-CoV-1-nél.
Ezek az eredmények határozottan arra engednek következtetni, hogy az aktív SARS-CoV-1 és 2 tüskefehérjék különböző kötési viselkedése nem pusztán a RBD receptorkötő domének különbségeinek köszönhető. (Az RBD domének tulajdonképpen a tüskéken lévő kulcsok, amelyek lehetővé teszik, hogy a vírus bejuthasson a sejtekbe). De a tüskefehérje más doménjei, például az NTD is, döntő szerepet játszhatnak a hatékony kötési folyamatban. (Az NTD, vagy N terminális domén szerepét még nem határozták meg pontosan, de egyes koronavírusokban a kötődés korai fázisában bizonyos cukorcsoportokat azonosíthat, és ezzel hozzájárulhat a fertőzéshez.) Ezért Moradi és Kumar hipotézise azt jósolja, hogy az olyan régiókban megjelenő mutációk, mint az NTD (amely közvetlenül nem vesz részt a kötésben), megváltoztathatják a koronavírus hatékony kötési viselkedését.
A két tudós további kutatásai az elmúlt hónapokban megerősítették az egyik lehetséges okot, amely a SARS-CoV-2 vírust sokkal fertőzőbbé teszi a SARS- CoV-1-nél. Moradi ezeket az eredményeket február 25-én mutatta be a Biofizikai Társaság 65. éves ülésén.
A SARS-CoV-2 tovább marad támadási állapotban
A koronavírus-fertőzés első lépése (ahogy erről szó volt) a vírus sejtbe való bejutása. Ennél a lépésnél a SARS-CoV vírus külsején lévő tüskefehérjéknek újra kell pozícionálni magukat. A tudósok ismerik mind a SARS-CoV-1, mind a SARS-CoV-2 vírus tüskefehérjéinek helyzetét "inaktív" és "aktív" állapotukban is. Moradi és munkatársai azonban azt akarták megvizsgálni, hogy a tüskék hogyan mozognak egyik pozícióból a másikba, valamint milyen a dinamikája ezeknek a mozgásoknak. Ehhez molekuláris szimulációkat végeztek szuperszámítógépekkel a Texas Advanced Computing Centerben és a Pittsburgh Supercomputing Centerben .
"Ezekben a szimulációkban fedeztük fel, hogy a SARS-CoV-1 és a SARS-CoV-2 teljesen más módon és különböző időskálákon változtathatják az alakjukat. A SARS-CoV-1 gyorsabban mozog, aktiválódik és deaktiválódik, ami nem ad annyi időt az emberi sejthez való kapcsolódáshoz, mert nem olyan stabil. A SARS-CoV-2 viszont stabil és készen áll támadni" - állítja Moradi .
A tüskefehérje hátsó részén található egy régió, amelyet a tudós szerint a kutatások során nagyrészt figyelmen kívül hagytak. Pedig ez a rész fontos a fehérje stabilitása szempontjából. Szerinte az adott régió mutációi befolyásolhatják a fertőzőképességet, és érdemes odafigyelni rájuk. A kutatás másik eredménye, hogy segítségével olyan terápiákat tervezhettek, amelyek megváltoztatják a dinamikát és stabilabbá teszik az inaktív állapotot, elősegítve ezzel a SARS-CoV-2 deaktiválását. De ez egyelőre egy még el nem fogadott stratégia - ismerte el Moradi a Biofizikai Társaság híroldalán .
Szerinte értékes, hogy ilyen típusú szimulációkat lehet végezni, mert ha új koronavírus jelenik meg, vagy a SARS-CoV-2 mutálódik, akkor meg tudják jósolni, hogy az új vírus vagy variáns fertőzőképessége erősebb-e. Laboratóriumban már elkezdték tanulmányozni az új SARS-CoV-2 (brit) B.1.1.7 variánst, hogy kimutassák a mozgásbeli különbségeket.
