Fizične sile pojasnjujejo, zakaj so nekatere različice COVID bolj virulentne od drugih – Physics World

Nova študija o mehanski stabilnosti vezi med koničastim proteinom na virusu SARS-CoV-2 in njegovimi receptorji na človeških celicah med okužbo je razkrila razlike v stabilnosti vezave virusnih različic, kot sta Omicron in Delta. Ugotovitev raziskovalcev iz Nizozemske, Nemčije in ZDA bi lahko pomagala razložiti, zakaj se nekatere različice širijo hitreje kot druge.

SARS-CoV-2, virus, odgovoren za COVID-19, vsebuje štiri strukturne proteine: ovojnico (E); membrana (M); nukleokapsida (N); in konico (S). Proteini M, E in S so ključnega pomena za sestavljanje in oblikovanje najbolj oddaljene plasti virusa, vključno z mehanizmi, s katerimi virus vstopi v gostiteljske celice. Beljakovine N medtem zajemajo genetske informacije virusa.

Tehnika magnetne pincete

V novem delu je ekipa pod vodstvom fizik Jan Lipfert of Univerza v Utrechtu na Nizozemskem je uporabil zelo občutljivo tehniko, imenovano magnetna pinceta, za preučevanje biomehanskih lastnosti kemičnih vezi v virusu SARS-CoV-2 v pogojih, ki posnemajo tiste v človeških dihalih. Njihov test uporablja proteinski konstrukt, ki združuje receptorsko vezavno domeno virusa (v bistvu konico koničastega proteina) in zunajcelično domeno, znano kot ACE2 (celični receptor virusa in ključna vstopna točka v človeške celice). Ti dve komponenti sta povezani preko fleksibilnega peptidnega povezovalca.

"Poleg tega ima naš konstrukt peptidne oznake za pritrditev z enim koncem na površino in z enim koncem na majhno magnetno kroglico," pojasnjuje Lipfert. "Z uporabo tega konstrukta lahko uporabimo natančno kalibrirane sile na vmesnik virusnega proteina, vezanega na njegov celični receptor."

Ker sta oba zavezujoča partnerja povezana s povezovalnikom, se lahko po prekinitvi vezi ponovno povežeta, dodaja. "To nam omogoča, da preučujemo interakcije znova in znova, pri različnih silah."

Močnejša vezava

Raziskovalci so ugotovili, da medtem ko imajo vse glavne različice SARS-CoV-2 (vključno z alfa, beta, gama, delta in omikron) večjo afiniteto vezave na človeške celice kot prvotni sev, je vezava različice alfa še posebej mehansko stabilna. To bi lahko pojasnilo, zakaj se je konec leta 2020 in v začetku leta 2021 tako hitro razširil v populacijah z malo ali brez predhodne imunosti na virus.

Ugotovili pa so tudi, da novejše različice Delta in Omicron ne vežejo nujno močneje kot druge, kar pomeni, da je treba pri napovedovanju, katere različice bi lahko postale bolj razširjene, upoštevati druge procese.

Lipfert in sodelavci pravijo, da je bila njihova začetna zamisel na začetku pandemije uporabiti spektroskopijo sile za preučevanje, kako se koronavirus veže na celice. »Februarja in marca 2020 smo se spraševali, kako bi lahko naše strokovno znanje in izkušnje na področju biofizike pomagali v boju proti svetovni pandemiji,« pojasnjuje Lipfert. »Medtem ko smo delali na razvoju prvega testa, ki je bil podrobno opisan v prednatisu jeseni 2020 in končno objavljen v PNAS, so se pojavile in razširile po vsem svetu različne različice zaskrbljenosti. To nas je seveda privedlo do tega, da smo se vprašali, ali bi naš test lahko uporabili tudi za ugotavljanje razlik med različicami.«

Ekipa, v kateri so še znanstveniki iz LMU München in Tehnična univerza v Münchnu, Univerza Stanfordje Univerza v Washingtonu in Univerza Auburn, upa, da bo s svojo analizo in metodologijo podrobno razumel učinke mutacij in celo napovedal nove različice v prihodnosti. To bi nam lahko pomagalo ostati pred virusom z razvojem posodobljenih cepiv, pravijo.

"Našo metodo bi radi uporabili tudi za testiranje napovedanih in opazovanih novih različic koronavirusa," je Lipfert pravi Physics World. "Poleg tega menimo, da bi bil naš pristop lahko zelo dragocen za razumevanje interakcij med gostiteljem in patogenom na splošno."

Njihova študija je objavljena v Naravna nanotehnologija.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/