Forțele fizice explică de ce unele variante de COVID sunt mai virulente decât altele – Physics World

Un nou studiu privind stabilitatea mecanică a legăturilor dintre proteina spike de pe virusul SARS-CoV-2 și receptorii săi de pe celulele umane în timpul infecției a dezvăluit diferențe în stabilitatea de legare a variantelor virale precum Omicron și Delta. Descoperirea, de la cercetători din Țările de Jos, Germania și SUA, ar putea explica de ce unele variante se răspândesc mai repede decât altele.

SARS-CoV-2, virusul responsabil de COVID-19, conține patru proteine ​​structurale: plicul (E); membrana (M); nucleocapsid (N); și vârful (S). Proteinele M, E și S sunt vitale pentru asamblarea și formarea stratului exterior al virusului, inclusiv mecanismele prin care virusul pătrunde în celulele gazdă. Proteina N, între timp, încapsulează informațiile genetice ale virusului.

Tehnica pensetei magnetice

În noua lucrare, o echipă condusă de un fizician Jan Lipfert of Universitatea din Utrecht din Olanda a folosit o tehnică foarte sensibilă numită pensetă magnetică pentru a studia proprietățile biomecanice ale legăturilor chimice din virusul SARS-CoV-2 în condiții care le imită pe cele ale tractului respirator uman. Testul lor folosește o construcție proteică care combină domeniul de legare la receptor al virusului (în esență vârful proteinei spike) și domeniul extracelular cunoscut sub numele de ACE2 (receptorul celular al virusului și un punct cheie de intrare în celulele umane). Aceste două componente sunt conectate printr-un linker peptidic flexibil.

„În plus, construcția noastră prezintă etichete peptidice pentru a-l atașa cu un capăt la o suprafață și cu un capăt la o mică mărgele magnetică”, explică Lipfert. „Folosind acest construct, putem aplica forțe calibrate precis la interfața proteinei virale legate de receptorul său celular.”

Deoarece cei doi parteneri de legare sunt conectați cu un linker, ei se pot lega din nou după ruperea legăturii, adaugă el. „Acest lucru ne permite să studiem interacțiunile din nou și din nou, la diferite forțe.”

Legare mai puternică

Cercetătorii au descoperit că, în timp ce toate variantele majore de SARS-CoV-2 (inclusiv Alpha, Beta, Gamma, Delta și Omicron) au o afinitate mai mare de legare la celulele umane decât tulpina originală, legarea variantei Alpha este deosebit de stabilă mecanic. Acest lucru ar putea explica de ce s-a răspândit atât de repede la sfârșitul anului 2020 și începutul lui 2021, la populații cu imunitate anterioară mică sau deloc la virus.

Ei au descoperit, de asemenea, că variantele mai recente Delta și Omicron nu se leagă neapărat mai puternic decât celelalte, ceea ce înseamnă că alte procese trebuie luate în considerare atunci când se prezică care variante ar putea deveni mai răspândite.

Lipfert și colegii săi spun că ideea lor inițială, la începutul pandemiei, a fost să folosească spectroscopia de forță pentru a studia modul în care coronavirusul se leagă de celule. „În februarie și martie 2020, ne întrebam cum ar putea expertiza noastră în biofizică să contribuie la combaterea pandemiei globale”, explică Lipfert. „În timp ce lucram la dezvoltarea primului test, care a fost detaliat într-un preprint în toamna anului 2020 și publicat în cele din urmă în PNAS, diferitele variante de îngrijorare au apărut și s-au răspândit în întreaga lume. Acest lucru ne-a determinat în mod natural să ne punem întrebarea dacă testul nostru ar putea fi folosit și pentru a verifica diferențele dintre variante.”

Echipa, care include și oameni de știință din LMU München si Universitatea Tehnică din München, Universitatea Stanford, Universitatea din Washington și Universitatea Auburn, speră să-și folosească testul și metodologia pentru a înțelege efectele mutațiilor în detaliu și chiar pentru a prezice noi variante în viitor. Acest lucru ne-ar putea ajuta să rămânem în fața virusului prin dezvoltarea de vaccinuri actualizate, spun ei.

„Am dori, de asemenea, să folosim metoda noastră pentru a testa noile variante prezise și observate ale coronavirusului”, a spus Lipfert. spune Physics World. „În plus, credem că abordarea noastră ar putea fi foarte valoroasă pentru înțelegerea interacțiunilor gazdă-patogen mai general.”

Studiul lor este publicat în Natură Nanotehnologia.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/