Fyysiset voimat selittävät, miksi jotkut COVID-muunnelmat ovat virulenttimpia kuin toiset – Physics World

Uusi tutkimus SARS-CoV-2-viruksen piikkiproteiinin ja sen ihmissoluissa olevien reseptorien välisten sidosten mekaanisesta stabiilisuudesta infektion aikana on paljastanut eroja virusvarianttien, kuten Omicronin ja Deltan, sitoutumisstabiilisuudessa. Alankomaiden, Saksan ja Yhdysvaltojen tutkijoiden löydös voi auttaa selittämään, miksi jotkin muunnelmat leviävät nopeammin kuin toiset.

SARS-CoV-2, COVID-19:stä vastuussa oleva virus, sisältää neljä rakenneproteiinia: kirjekuori (E); kalvo (M); nukleokapsidi (N); ja piikki (S). M-, E- ja S-proteiinit ovat elintärkeitä viruksen uloimman kerroksen kokoamisessa ja muodostamisessa, mukaan lukien mekanismit, joilla virus pääsee isäntäsoluihin. N-proteiini puolestaan ​​kapseloi viruksen geneettisen tiedon.

Magneettipinsettien tekniikka

Uudessa työssä fyysikon johtama tiimi Jan Lipfert of Utrechtin yliopisto Hollannissa käytti erittäin herkkää tekniikkaa, nimeltään magneettiset pinsetit, tutkiakseen SARS-CoV-2-viruksen kemiallisten sidosten biomekaanisia ominaisuuksia olosuhteissa, jotka jäljittelevät ihmisen hengitysteitä. Niiden määrityksessä käytetään proteiinirakennetta, joka yhdistää viruksen reseptoria sitovan domeenin (oleellisesti piikkiproteiinin kärjen) ja solunulkoisen domeenin, joka tunnetaan nimellä ACE2 (viruksen solureseptori ja keskeinen sisääntulopiste ihmissoluihin). Nämä kaksi komponenttia on yhdistetty joustavan peptidilinkkerin kautta.

"Lisäksi rakenteessamme on peptiditunnisteita, joilla se kiinnitetään toisesta päästään pintaan ja toisesta päästään pieneen magneettihelmeen", Lipfert selittää. "Käyttämällä tätä rakennetta voimme soveltaa tarkasti kalibroituja voimia sen solureseptoriin sitoutuneen virusproteiinin rajapintaan."

Koska kaksi sitoutumispartneria on yhdistetty linkkerillä, ne voivat sitoutua uudelleen sidoksen katkettua, hän lisää. "Tämä antaa meille mahdollisuuden tutkia vuorovaikutuksia yhä uudelleen ja uudelleen, eri voimilla."

Vahvempi sidos

Tutkijat havaitsivat, että vaikka kaikilla tärkeimmillä SARS-CoV-2-varianteilla (mukaan lukien Alpha, Beta, Gamma, Delta ja Omicron) on suurempi sitoutumisaffiniteetti ihmissoluihin kuin alkuperäisellä kannalla, Alpha-variantin sitoutuminen on erityisen mekaanisesti vakaata. Tämä saattaa selittää, miksi se levisi niin nopeasti vuoden 2020 lopulla ja vuoden 2021 alussa populaatioissa, joilla oli vähän tai ei ollenkaan immuniteettia virukselle.

He havaitsivat kuitenkin myös, että uudemmat Delta- ja Omicron-variantit eivät välttämättä sitoudu vahvemmin kuin muut, mikä tarkoittaa, että muita prosesseja on otettava huomioon ennustettaessa, mitkä variantit saattavat yleistyä.

Lipfert ja kollegat sanovat, että heidän alkuperäinen ideansa pandemian varhaisessa vaiheessa oli käyttää voimaspektroskopiaa tutkiakseen, miten koronavirus sitoutuu soluihin. "Heli- ja maaliskuussa 2020 mietimme, kuinka biofysiikan asiantuntemuksemme voisi auttaa torjumaan maailmanlaajuista pandemiaa", Lipfert selittää. "Kun kehittelimme ensimmäistä määritystä, joka esiteltiin syksyllä 2020 esipainetussa ja lopulta julkaistiin PNAS, huolen eri muunnelmat syntyivät ja levisivät ympäri maailmaa. Tämä sai meidät luonnollisesti esittämään kysymyksen, voitaisiinko määritystämme käyttää myös muunnelmien välisten erojen tutkimiseen."

Ryhmä, johon kuuluu myös tutkijoita LMU München ja Münchenin teknillinen yliopisto, Stanfordin yliopisto, The Washingtonin yliopisto ja Auburnin yliopisto, toivoo voivansa käyttää määritystä ja metodologiaa ymmärtääkseen mutaatioiden vaikutukset yksityiskohtaisesti ja jopa ennustaakseen uusia variantteja tulevaisuudessa. Tämä voisi auttaa meitä pysymään viruksen edellä kehittämällä päivitettyjä rokotteita, he sanovat.

"Haluaisimme myös käyttää menetelmäämme koronaviruksen ennustettujen ja havaittujen uusien varianttien testaamiseen", Lipfert kertoo Physics World. "Lisäksi uskomme, että lähestymistapamme voisi olla erittäin arvokas isännän ja patogeenin vuorovaikutusten ymmärtämisessä yleisemmin."

Heidän tutkimuksensa on julkaistu v Luonnon nanoteknologia.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/