Ученые объяснили, почему вирус SARS-CoV-2 заразнее своих предшественников
Результаты исследования опубликованы в журнале Biophysical Journal.
Известно, что для проникновения в клетки человека коронавирусы SARS-CoV-2 и SARS-CoV-1 используют рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), с которым они связываются посредством гибких выростов спайкового белка (S-белка), составляющих "корону" вируса.
Исследователи из Лихайского университета в США разработали технологию количественного определения силы взаимодействия между S-белком и рецептором ACE2.
"Нашей целью было количественно охарактеризовать вирус SARS-CoV-2 и изучить белок-белковые взаимодействия, происходящие во время его вторжения в клетки человека, чтобы лучше понять механизмы, которые делают этот процесс таким успешным", — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования Фрэнка Чжана (Frank Zhang), доцента кафедр биоинженерии и машиностроения и механики.
Оказалось, что взаимодействие между спайковым белком SARS-CoV-2 и рецепторами ACE2 намного сильнее, чем взаимодействие между структурно идентичным белком SARS-CoV-1 и теми же рецепторами. Используя комбинацию методов силовой спектроскопии одиночных молекул и моделирования молекулярной динамики, авторы выяснили, что причина этого — в ранее неизвестном взаимодействии между шипом SARS-CoV-2 и гликанами ACE2 — группами сахаров, прикрепленными к поверхности рецепторов.
"После того, как мы удалили все гликаны ACE2 и снова измерили силу взаимодействия, мы увидели, что сила взаимодействия S-белка SARS-CoV-2 с ACE2 упала до уровней, аналогичных SARS-CoV-1", — говорит Чжан.
Исследователи считают, что наличие этого взаимодействия объясняет усиленную связь вирус-клетка и более высокий уровень заражения COVID-19 по сравнению с аналогичным вирусом, который вызвал вспышку атипичной пневмонии в 2002-2004 годах.
"Мы были удивлены, обнаружив, что специфическое взаимодействие между гликанами ACE2 и шиповым белком SARS-CoV-2 делает сцепление вируса с клетками таким прочным", — говорит один из авторов исследования Вонпил Им (Wonpil Im), профессор биоинженерии, информатики, химии и биологических наук, заведующий кафедры здравоохранения, науки и техники в Лихайском университете.
Чтобы прийти к этим результатам, ученые разработали инновационную методику измерения силы отрыва спайкового белка от рецептора ACE2 с помощью изучения движения одиночных молекул и последующего моделирования молекулярной динамики всей сложной системы.
Авторы надеются, что полученные ими данные станут основой для разработки новых стратегий выявления, профилактики и лечения новой коронавирусной инфекции, а также для создания новых вакцин против COVID-19.