Siły fizyczne wyjaśniają, dlaczego niektóre warianty Covid-19 są bardziej zjadliwe niż inne – Physics World

Nowe badanie stabilności mechanicznej wiązań między białkiem kolca wirusa SARS-CoV-2 a jego receptorami na komórkach ludzkich podczas infekcji ujawniło różnice w stabilności wiązania wariantów wirusa, takich jak Omicron i Delta. Odkrycie dokonane przez naukowców z Holandii, Niemiec i USA może pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre warianty rozprzestrzeniają się szybciej niż inne.

SARS-CoV-2, wirus odpowiedzialny za COVID-19, zawiera cztery białka strukturalne: otoczkę (E); membrana (M); nukleokapsyd (N); i kolec (S). Białka M, E i S są niezbędne do składania i tworzenia najbardziej zewnętrznej warstwy wirusa, w tym do mechanizmów, dzięki którym wirus przedostaje się do komórek gospodarza. Tymczasem białko N zawiera informację genetyczną wirusa.

Technika pęsety magnetycznej

W nowej pracy zespół kierowany przez fizyka Jana Lipferta of Uniwersytet w Utrechcie w Holandii wykorzystali bardzo czułą technikę zwaną pęsetą magnetyczną do badania biomechanicznych właściwości wiązań chemicznych w wirusie SARS-CoV-2 w warunkach imitujących warunki panujące w ludzkich drogach oddechowych. W teście wykorzystano konstrukt białkowy, który łączy domenę wiążącą receptor wirusa (zasadniczo końcówkę białka kolczastego) i domenę zewnątrzkomórkową znaną jako ACE2 (receptor komórkowy wirusa i kluczowy punkt wejścia do komórek ludzkich). Te dwa składniki są połączone elastycznym łącznikiem peptydowym.

„Ponadto nasz konstrukt zawiera znaczniki peptydowe, które umożliwiają przymocowanie go jednym końcem do powierzchni, a drugim końcem do małej kulki magnetycznej” – wyjaśnia Lipfert. „Korzystając z tego konstruktu, możemy przyłożyć precyzyjnie skalibrowane siły do ​​powierzchni styku białka wirusa związanego z jego receptorem komórkowym”.

Ponieważ dwaj partnerzy wiążący są połączeni łącznikiem, mogą ponownie związać się po zerwaniu wiązania – dodaje. „Dzięki temu możemy wielokrotnie badać interakcje przy różnych siłach”.

Mocniejsze wiązanie

Naukowcy odkryli, że chociaż wszystkie główne warianty SARS-CoV-2 (w tym Alpha, Beta, Gamma, Delta i Omicron) mają większe powinowactwo wiązania z komórkami ludzkimi niż pierwotny szczep, wiązanie wariantu Alpha jest szczególnie stabilne mechanicznie. To może wyjaśniać, dlaczego rozprzestrzenił się tak szybko na przełomie 2020 i 2021 r. w populacjach, które wcześniej nie były odporne na wirusa lub miały niewielką odporność.

Odkryli jednak również, że nowsze warianty Delta i Omicron niekoniecznie wiążą się silniej niż pozostałe, co oznacza, że ​​przy przewidywaniu, które warianty mogą stać się bardziej powszechne, należy wziąć pod uwagę inne procesy.

Lipfert i współpracownicy twierdzą, że ich początkowy pomysł na początku pandemii polegał na wykorzystaniu spektroskopii sił do zbadania, w jaki sposób koronawirus wiąże się z komórkami. „W lutym i marcu 2020 r. zastanawialiśmy się, w jaki sposób nasza wiedza z zakresu biofizyki może pomóc w walce z globalną pandemią” – wyjaśnia Lipfert. „Podczas gdy pracowaliśmy nad opracowaniem pierwszego testu, który został szczegółowo opisany we wstępnym druku jesienią 2020 r. i ostatecznie opublikowany w PNASpojawiły się różne warianty obaw i rozprzestrzeniły się na całym świecie. To naturalnie skłoniło nas do zadania pytania, czy nasz test można również wykorzystać do sprawdzenia różnic między wariantami”.

Zespół, w skład którego wchodzą także naukowcy z LMU Monachium oraz Uniwersytet Techniczny w Monachium, Stanford UniversityThe uniwersytet Waszyngtoński i Uniwersytet Auburn, ma nadzieję wykorzystać swój test i metodologię do szczegółowego zrozumienia skutków mutacji, a nawet do przewidzenia nowych wariantów w przyszłości. Twierdzą, że pomoże nam to wyprzedzić wirusa dzięki opracowaniu zaktualizowanych szczepionek.

„Chcielibyśmy również wykorzystać naszą metodę do testowania przewidywanych i obserwowanych nowych wariantów wirusa koronowego” – Lipfert mówi Physic World. „Ponadto wierzymy, że nasze podejście może być bardzo cenne dla bardziej ogólnego zrozumienia interakcji żywiciel-patogen”.

Ich badanie zostało opublikowane w Natura Nanotechnologia.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/