Физические силы объясняют, почему некоторые варианты COVID более опасны, чем другие

Новое исследование механической стабильности связей между белком-шипом вируса SARS-CoV-2 и его рецепторами на клетках человека во время инфекции выявило различия в стабильности связывания вирусных вариантов, таких как Омикрон и Дельта. Открытие исследователей из Нидерландов, Германии и США может помочь объяснить, почему некоторые варианты распространяются быстрее, чем другие.

SARS-CoV-2, вирус, ответственный за COVID-19, содержит четыре структурных белка: оболочку (E); мембрана (М); нуклеокапсид (N); и шип (S). Белки M, E и S жизненно важны для сборки и формирования внешнего слоя вируса, включая механизмы проникновения вируса в клетки-хозяева. Между тем, белок N инкапсулирует генетическую информацию вируса.

Техника магнитного пинцета

В новой работе команда под руководством физика Ян Липферт of Утрехтский университет в Нидерландах использовали высокочувствительный метод под названием магнитный пинцет для изучения биомеханических свойств химических связей в вирусе SARS-CoV-2 в условиях, имитирующих условия дыхательных путей человека. В их анализе используется белковая конструкция, которая сочетает в себе рецептор-связывающий домен вируса (по сути, кончик шиповидного белка) и внеклеточный домен, известный как ACE2 (клеточный рецептор вируса и ключевая точка входа в клетки человека). Эти два компонента соединены посредством гибкого пептидного линкера.

«Кроме того, наша конструкция оснащена пептидными метками, позволяющими прикреплять ее одним концом к поверхности, а другим — к небольшой магнитной бусине», — объясняет Липферт. «Используя эту конструкцию, мы можем применять точно выверенные силы к границе раздела вирусного белка, связанного с его клеточным рецептором».

Поскольку два партнера по связыванию связаны линкером, они могут повторно связаться после разрыва связи, добавляет он. «Это позволяет нам изучать взаимодействия снова и снова, при разных силах».

Более сильное связывание

Исследователи обнаружили, что, хотя все основные варианты SARS-CoV-2 (включая Альфа, Бета, Гамма, Дельта и Омикрон) обладают более высоким сродством к связыванию с клетками человека, чем исходный штамм, связывание варианта Альфа особенно механически стабильно. Это может объяснить, почему он так быстро распространился в конце 2020 — начале 2021 года среди населения с незначительным иммунитетом к вирусу или вообще без него.

Однако они также обнаружили, что более поздние варианты Дельта и Омикрон не обязательно связываются сильнее, чем другие, а это означает, что при прогнозировании того, какие варианты могут стать более распространенными, необходимо учитывать другие процессы.

Липферт и его коллеги говорят, что их первоначальная идея, еще в начале пандемии, заключалась в использовании силовой спектроскопии для изучения того, как коронавирус связывается с клетками. «В феврале и марте 2020 года мы задавались вопросом, как наш опыт в области биофизики может помочь в борьбе с глобальной пандемией», — объясняет Липферт. «Пока мы работали над разработкой первого анализа, который был подробно описан в препринте осенью 2020 года и наконец опубликован в PNAS, различные варианты проблем возникли и распространились по всему миру. Это, естественно, заставило нас задаться вопросом, можно ли использовать наш анализ для выявления различий между вариантами».

Команда, в которую также входят учёные из LMU Мюнхен и Технический университет Мюнхена, Стэнфордский университет, Университет Вашингтона и Auburn University, надеется использовать свой анализ и методологию, чтобы детально понять последствия мутаций и даже предсказать новые варианты в будущем. По их словам, это может помочь нам опередить вирус за счет разработки обновленных вакцин.

«Мы также хотели бы использовать наш метод для тестирования предсказанных и наблюдаемых новых вариантов коронавируса», — Липферт. рассказывает Мир физики. «Кроме того, мы считаем, что наш подход может быть очень ценным для понимания взаимодействия хозяина и патогена в более общем плане».

Их исследование опубликовано в Природа Нанотехнология.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/