Фізичні сили пояснюють, чому деякі варіанти COVID є більш вірулентними, ніж інші – Physics World

Нове дослідження механічної стабільності зв’язків між спайковим білком вірусу SARS-CoV-2 і його рецепторами на клітинах людини під час інфікування виявило відмінності в стабільності зв’язування таких вірусних варіантів, як Омікрон і Дельта. Відкриття дослідників з Нідерландів, Німеччини та США може допомогти пояснити, чому деякі варіанти поширюються швидше, ніж інші.

SARS-CoV-2, вірус, відповідальний за COVID-19, містить чотири структурні білки: оболонку (E); мембрана (М); нуклеокапсид (N); і шип (S). Білки M, E та S є життєво важливими для збирання та формування зовнішнього шару вірусу, включаючи механізми, за допомогою яких вірус проникає в клітини-господарі. Тим часом білок N інкапсулює генетичну інформацію вірусу.

Техніка магнітного пінцета

У новій роботі команда під керівництвом фіз Ян Ліпферт of Утрехтський університет в Нідерландах використав високочутливу техніку під назвою магнітний пінцет для вивчення біомеханічних властивостей хімічних зв’язків у вірусі SARS-CoV-2 в умовах, що імітують дихальні шляхи людини. Їх аналіз використовує білкову конструкцію, яка поєднує рецептор-зв’язуючий домен вірусу (по суті, кінчик спайкового білка) та позаклітинний домен, відомий як ACE2 (клітинний рецептор вірусу та ключова точка входу в клітини людини). Ці два компоненти з’єднані через гнучкий пептидний лінкер.

«Крім того, наша конструкція має пептидні мітки, щоб прикріпити її одним кінцем до поверхні, а одним кінцем — до маленької магнітної кульки», — пояснює Ліпферт. «Використовуючи цю конструкцію, ми можемо застосувати точно відкалібровані сили до інтерфейсу білка вірусу, зв’язаного з його клітинним рецептором».

Оскільки два зв’язувальні партнери з’єднані лінкером, вони можуть знову зв’язатися після розриву зв’язку, додає він. «Це дозволяє нам вивчати взаємодію знову і знову з різними силами».

Міцніше зв'язування

Дослідники виявили, що хоча всі основні варіанти SARS-CoV-2 (включаючи Альфа, Бета, Гамма, Дельта та Омікрон) мають вищу спорідненість зв’язування з клітинами людини, ніж вихідний штам, зв’язування варіанту Альфа є особливо механічно стабільним. Це могло б пояснити, чому він так швидко поширився наприкінці 2020 року та на початку 2021 року серед популяцій із незначним імунітетом до вірусу або без нього.

Однак вони також виявили, що новіші варіанти Дельта та Омікрон не обов’язково зв’язуються сильніше, ніж інші, а це означає, що при прогнозуванні того, які варіанти можуть стати більш поширеними, необхідно враховувати інші процеси.

Ліпферт та його колеги кажуть, що їхньою початковою ідеєю на початку пандемії було використання силової спектроскопії для вивчення того, як коронавірус зв’язується з клітинами. «У лютому та березні 2020 року ми задавалися питанням, як наш досвід у біофізиці може допомогти в боротьбі з глобальною пандемією», — пояснює Ліпферт. «Поки ми працювали над розробкою першого аналізу, який був детально описаний у препринті восени 2020 року та нарешті опублікований у PNAS, різні варіанти занепокоєння з'явилися і поширилися по всьому світу. Це, природно, змусило нас поставити питання, чи можна наш аналіз також використовувати для дослідження відмінностей між варіантами».

Колектив, до складу якого також входять науковці с LMU Мюнхен і Мюнхенський технічний університет, Стенфордський університет, Університет Вашингтона та Обернський університет, сподівається використовувати свій аналіз і методологію, щоб детально зрозуміти вплив мутацій і навіть передбачити нові варіанти в майбутньому. Вони кажуть, що це може допомогти нам випередити вірус, розробляючи оновлені вакцини.

«Ми також хотіли б використовувати наш метод для перевірки прогнозованих і спостережуваних нових варіантів коронавірусу», — Ліпферт. розповідає Physics World. «Крім того, ми вважаємо, що наш підхід може бути дуже цінним для більш загального розуміння взаємодії хазяїн-патоген».

Їх дослідження опубліковано в Природа нанотехнології.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/