Kekuatan fisik menjelaskan mengapa beberapa varian COVID lebih ganas dibandingkan yang lain – Dunia Fisika

Kekuatan fisik menjelaskan mengapa beberapa varian COVID lebih ganas dibandingkan yang lain – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 30 Januari 2024 4
Node Sumber: 3091281


Gambar artis menunjukkan beberapa virus dalam lingkungan yang bergejolak dan berinteraksi dengan sel manusia
Ilustrasi beberapa virus dalam lingkungan turbulen cairan yang berinteraksi dengan sel manusia. (Sumber: Grup Biofisika Komputasi – Universitas Auburn)

Sebuah studi baru tentang stabilitas mekanis ikatan antara protein lonjakan pada virus SARS-CoV-2 dan reseptornya pada sel manusia selama infeksi mengungkapkan perbedaan stabilitas pengikatan varian virus seperti Omicron dan Delta. Temuan dari para peneliti di Belanda, Jerman, dan Amerika Serikat ini dapat membantu menjelaskan mengapa beberapa varian menyebar lebih cepat dibandingkan varian lainnya.

SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19, mengandung empat protein struktural: envelope (E); membran (M); nukleokapsid (N); dan paku (S). Protein M, E, dan S sangat penting untuk merakit dan membentuk lapisan terluar virus, termasuk mekanisme virus memasuki sel inang. Sementara itu, protein N merangkum informasi genetik virus.

Teknik pinset magnet

Dalam karya baru, sebuah tim dipimpin oleh fisikawan Jan Lipfert of Universitas Utrecht di Belanda menggunakan teknik sangat sensitif yang disebut pinset magnetik untuk mempelajari sifat biomekanik ikatan kimia pada virus SARS-CoV-2 dalam kondisi yang mirip dengan saluran pernapasan manusia. Pengujian mereka menggunakan konstruksi protein yang menggabungkan domain pengikat reseptor virus (pada dasarnya adalah ujung protein lonjakan) dan domain ekstraseluler yang dikenal sebagai ACE2 (reseptor seluler virus dan titik masuk utama ke dalam sel manusia). Kedua komponen ini dihubungkan melalui penghubung peptida yang fleksibel.

“Selain itu, konstruksi kami dilengkapi tag peptida untuk menempelkannya dengan salah satu ujungnya ke permukaan dan salah satu ujungnya ke manik magnet kecil,” jelas Lipfert. “Dengan menggunakan konstruksi ini, kita dapat menerapkan kekuatan yang dikalibrasi secara tepat pada antarmuka protein virus yang terikat pada reseptor selulernya.”

Karena dua mitra yang mengikat terhubung dengan linker, mereka dapat mengikat kembali setelah ikatannya putus, tambahnya. “Hal ini memungkinkan kami mempelajari interaksi berulang kali, pada kekuatan yang berbeda.”

Ikatan yang lebih kuat

Para peneliti menemukan bahwa meskipun semua varian utama SARS-CoV-2 (termasuk Alpha, Beta, Gamma, Delta, dan Omicron) memiliki afinitas pengikatan yang lebih tinggi terhadap sel manusia dibandingkan strain aslinya, pengikatan varian Alpha sangat stabil secara mekanis. Hal ini dapat menjelaskan mengapa penyakit ini menyebar begitu cepat pada akhir tahun 2020 dan awal tahun 2021, pada populasi yang sebelumnya memiliki sedikit atau tanpa kekebalan terhadap virus tersebut.

Namun mereka juga menemukan bahwa varian Delta dan Omicron yang lebih baru belum tentu memiliki ikatan yang lebih kuat dibandingkan varian lainnya. Artinya, proses lain harus dipertimbangkan ketika memprediksi varian mana yang mungkin menjadi lebih umum.

Lipfert dan rekannya mengatakan bahwa ide awal mereka, pada awal pandemi, adalah menggunakan spektroskopi paksa untuk mempelajari bagaimana virus corona mengikat sel. “Pada bulan Februari dan Maret 2020, kami bertanya-tanya bagaimana keahlian kami di bidang biofisika dapat membantu melawan pandemi global,” jelas Lipfert. “Sementara kami sedang mengembangkan pengujian pertama, yang dirinci dalam pracetak pada musim gugur 2020 dan akhirnya diterbitkan di PNAS, berbagai varian kekhawatiran muncul dan menyebar ke seluruh dunia. Hal ini tentu saja membuat kami bertanya-tanya apakah pengujian kami juga dapat digunakan untuk menyelidiki perbedaan antar varian.”

Tim yang juga beranggotakan ilmuwan dari LMU Munich dan Universitas Teknik Munich, Stanford University, yang Universitas Washington dan Auburn University, berharap dapat menggunakan pengujian dan metodologinya untuk memahami dampak mutasi secara mendetail dan bahkan untuk memprediksi varian baru di masa depan. Hal ini dapat membantu kita tetap terdepan dalam menghadapi virus ini dengan mengembangkan vaksin terbaru, kata mereka.

“Kami juga ingin menggunakan metode kami untuk menguji varian baru virus corona yang diprediksi dan diamati,” Lipfert memberitahu Dunia Fisika. “Selain itu, kami yakin pendekatan kami bisa sangat berharga untuk memahami interaksi inang-patogen secara lebih umum.”

Studi mereka diterbitkan di Nanoteknologi Alam.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika