כוחות פיזיים מסבירים מדוע גרסאות מסוימות של COVID ארסיות יותר מאחרות - Physics World

מחקר חדש על היציבות המכנית של הקשרים בין חלבון הספייק בנגיף SARS-CoV-2 והקולטנים שלו על תאים אנושיים במהלך זיהום חשף הבדלים ביציבות הקישור של גרסאות ויראליות כמו Omicron ו-Delta. הממצא, של חוקרים בהולנד, גרמניה וארה"ב, יכול לעזור להסביר מדוע גרסאות מסוימות מתפשטות מהר יותר מאחרות.

SARS-CoV-2, הנגיף האחראי ל-COVID-19, מכיל ארבעה חלבונים מבניים: מעטפת (E); קרום (M); נוקלאוקפסיד (N); וספייק (S). חלבוני M, E ו-S חיוניים להרכבה ויצירת השכבה החיצונית ביותר של הנגיף, כולל המנגנונים שבהם הנגיף חודר לתאי מארח. חלבון N, בינתיים, עוטף את המידע הגנטי של הנגיף.

טכניקת פינצטה מגנטית

בעבודה החדשה, צוות בראשות פיזיקאי יאן ליפרט of אוניברסיטת אוטרכט בהולנד השתמש בטכניקה רגישה ביותר בשם פינצטה מגנטית כדי לחקור את התכונות הביומכניות של קשרים כימיים בנגיף SARS-CoV-2 בתנאים המחקים את אלה של דרכי הנשימה האנושיות. הבדיקה שלהם משתמשת במבנה חלבוני המשלב את תחום קושרת הקולטן של הנגיף (בעצם קצה חלבון הספייק) והתחום החוץ-תאי המכונה ACE2 (הקולטן הסלולרי של הנגיף ונקודת כניסה מרכזית לתאים אנושיים). שני רכיבים אלה מחוברים באמצעות קישור פפטיד גמיש.

"בנוסף, המבנה שלנו כולל תגי פפטיד כדי לחבר אותו עם קצה אחד למשטח ועם קצה אחד לחרוז מגנטי קטן", מסביר ליפרט. "באמצעות מבנה זה, אנו יכולים להפעיל כוחות מכוילים במדויק על הממשק של חלבון הנגיף הקשור לקולטן הסלולרי שלו."

מכיוון ששני השותפים לקשר מחוברים עם מקשר, הם יכולים להיקשר מחדש לאחר ניתוק הקשר, הוא מוסיף. "זה מאפשר לנו ללמוד את האינטראקציות שוב ושוב, בכוחות שונים."

כריכה חזקה יותר

החוקרים מצאו שבעוד שלכל גרסאות ה-SARS-CoV-2 העיקריות (כולל אלפא, בטא, גמא, דלתא ואומיקרון) יש זיקה קשירה גבוהה יותר לתאים אנושיים מאשר לזן המקורי, הקישור של וריאנט האלפא יציב במיוחד מבחינה מכנית. זה יכול להסביר מדוע הוא התפשט כל כך מהר בסוף 2020 ותחילת 2021, באוכלוסיות עם מעט או ללא חסינות קודמת לנגיף.

עם זאת, הם גם מצאו שגרסאות הדלתא והאומיקרון העדכניות יותר אינן בהכרח נקשרות חזק יותר מהאחרות, כלומר יש לקחת בחשבון תהליכים אחרים בעת חיזוי אילו גרסאות עשויות להיות נפוצות יותר.

ליפרט ועמיתיו אומרים שהרעיון הראשוני שלהם, בתחילת המגיפה, היה להשתמש בספקטרוסקופיה כוח כדי לחקור כיצד נגיף הקורונה נקשר לתאים. "בפברואר ומרץ 2020, תהינו כיצד המומחיות שלנו בביופיזיקה עשויה לעזור להילחם במגיפה העולמית", מסביר ליפרט. "בזמן שעבדנו על פיתוח המבחן הראשון, שפורט בהדפסה מוקדמת בסתיו 2020 ולבסוף פורסם ב PNAS, גרסאות הדאגה השונות צצו והתפשטו ברחבי העולם. זה כמובן הוביל אותנו לשאול את השאלה האם הבדיקה שלנו יכולה לשמש גם כדי לחקור את ההבדלים בין הגרסאות".

הצוות, הכולל גם מדענים מ LMU מינכן ו האוניברסיטה הטכנית של מינכן, אוניברסיטת סטנפורד, ה אוניברסיטת וושינגטון ו אוניברסיטת אובורן, מקווה להשתמש בניסוי ובמתודולוגיה שלו כדי להבין את ההשפעות של מוטציות בפירוט ואפילו לחזות גרסאות חדשות בעתיד. זה יכול לעזור לנו להישאר לפני הנגיף על ידי פיתוח חיסונים מעודכנים, הם אומרים.

"אנחנו גם רוצים להשתמש בשיטה שלנו כדי לבדוק גרסאות חדשות חזויות ונצפוות של נגיף הקורונה", ליפרט אומר עולם הפיזיקה. "בנוסף, אנו מאמינים שהגישה שלנו יכולה להיות בעלת ערך רב להבנת אינטראקציות מארח-פתוגן באופן כללי יותר."

המחקר שלהם פורסם ב טבע ננוטכנולוגיה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/