Fizikai erők magyarázzák, hogy egyes COVID-változatok miért virulensebbek, mint mások – Physics World

Fizikai erők magyarázzák, hogy egyes COVID-változatok miért virulensebbek, mint mások – Physics World

Időbélyeg: 30. január 2024. 4:00
Forrás csomópont: 3091281


Művész képe, amelyen több vírus látható folyékony turbulens környezetben, amelyek kölcsönhatásba lépnek az emberi sejtekkel
Illusztráció több vírusról egy folyékony turbulens környezetben, amelyek kölcsönhatásba lépnek az emberi sejtekkel. (Jóvolt: Computational Biophysics Group – Auburn University)

A SARS-CoV-2 vírus tüskeproteinje és az emberi sejteken lévő receptorai közötti kötések mechanikai stabilitását vizsgáló új tanulmány kimutatta, hogy a vírusváltozatok, például az Omicron és a Delta kötődési stabilitása különbségek mutatkoznak. A holland, német és amerikai kutatók eredménye magyarázatot adhat arra, hogy egyes változatok miért terjednek gyorsabban, mint mások.

A COVID-2-ért felelős SARS-CoV-19 vírus négy szerkezeti fehérjét tartalmaz: burok (E); membrán (M); nukleokapszid (N); és tüske (S). Az M, E és S fehérjék létfontosságúak a vírus legkülső rétegének összeállításához és kialakításához, beleértve azokat a mechanizmusokat is, amelyek révén a vírus bejut a gazdasejtekbe. Az N-fehérje eközben a vírus genetikai információit kapszulázza.

Mágneses csipesz technika

Az új munkában egy csapat fizikus vezetésével Jan Lipfert of Utrechti Egyetem Hollandiában egy rendkívül érzékeny technikát, az úgynevezett mágneses csipeszt használta a SARS-CoV-2 vírus kémiai kötéseinek biomechanikai tulajdonságainak tanulmányozására olyan körülmények között, amelyek utánozzák az emberi légutakat. A vizsgálat során olyan fehérjekonstrukciót használnak, amely egyesíti a vírus receptorkötő doménjét (lényegében a tüskeprotein csúcsát) és az ACE2 néven ismert extracelluláris domént (a vírus sejtreceptorja és kulcsfontosságú belépési pontja az emberi sejtekbe). Ez a két komponens rugalmas peptid linkeren keresztül kapcsolódik egymáshoz.

„Ezen kívül a konstrukciónk peptidcímkéket tartalmaz, amelyek egyik végével egy felülethez, másik végével pedig egy kis mágneses gyöngyhöz rögzíthetők” – magyarázza Lipfert. "Ezzel a konstrukcióval pontosan kalibrált erőket tudunk alkalmazni a sejtreceptorhoz kötött vírusfehérje interfészére."

Mivel a két kötőpartner egy linkerrel van összekötve, a kötés felszakadása után újra kötődhetnek – teszi hozzá. "Ez lehetővé teszi számunkra, hogy újra és újra tanulmányozzuk a kölcsönhatásokat, különböző erők hatására."

Erősebb kötés

A kutatók azt találták, hogy bár az összes fő SARS-CoV-2 variáns (beleértve az Alpha, a Beta, a Gamma, a Delta és az Omicron) nagyobb kötődési affinitással rendelkezik az emberi sejtekhez, mint az eredeti törzs, az Alpha változat kötődése mechanikailag különösen stabil. Ez magyarázatot adhat arra, hogy miért terjedt el olyan gyorsan 2020 végén és 2021 elején azokban a populációkban, amelyeknél csekély vagy egyáltalán nem volt immunitás a vírus ellen.

Azt is megállapították azonban, hogy az újabb Delta és Omicron változatok nem feltétlenül kötődnek erősebben, mint a többi, ami azt jelenti, hogy más folyamatokat is figyelembe kell venni annak előrejelzésénél, hogy mely változatok válhatnak elterjedtebbé.

Lipfert és munkatársai azt mondják, hogy a kezdeti elképzelésük a járvány korai szakaszában az volt, hogy erőspektroszkópiával vizsgálják, hogyan kötődik a koronavírus a sejtekhez. „2020 februárjában és márciusában azon töprengtünk, hogyan segíthet a biofizikai szakértelmünk a globális járvány elleni küzdelemben” – magyarázza Lipfert. „Miközben az első teszt kidolgozásán dolgoztunk, amelyet 2020 őszén egy preprintben részleteztünk, és végül PNAS, az aggodalom különböző változatai megjelentek és elterjedtek az egész világon. Ez természetesen arra késztetett bennünket, hogy feltegyük a kérdést, hogy a mi vizsgálatunk felhasználható-e a változatok közötti különbségek vizsgálatára is.

A csapat, amelybe tudósok is tartoznak LMU München és a München Műszaki Egyetem, Stanford Egyetem, a Washington Egyetem és a Auburn Egyetem, azt reméli, hogy a tesztje és módszertana segítségével részletesen megértheti a mutációk hatásait, és akár új változatokat is megjósolhat a jövőben. Ez segíthet abban, hogy megelőzzük a vírust a frissített vakcinák kifejlesztésével, mondják.

"Módszerünket a koronavírus előre jelzett és megfigyelt új változatainak tesztelésére is szeretnénk használni" - mondta Lipfert mondja a Fizikai Világ. "Ezenkívül úgy gondoljuk, hogy megközelítésünk nagyon értékes lehet a gazda-kórokozó kölcsönhatások általánosabb megértésében."

Tanulmányukat ben tették közzé Természet Nanotechnológia.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa