Các lực vật lý giải thích tại sao một số biến thể Covid độc hại hơn những biến thể khác

Các lực vật lý giải thích tại sao một số biến thể Covid độc hại hơn những biến thể khác

Dấu thời gian: ngày 30 tháng 2024 năm 4 00:XNUMX sáng
Nút nguồn: 3091281


Hình ảnh nghệ sĩ cho thấy nhiều loại virus trong môi trường hỗn loạn chất lỏng tương tác với tế bào người
Minh họa nhiều loại virus trong môi trường hỗn loạn chất lỏng tương tác với tế bào người. (Được phép: Nhóm Vật lý sinh học tính toán - Đại học Auburn)

Một nghiên cứu mới về tính ổn định cơ học của liên kết giữa protein tăng đột biến trên virus SARS-CoV-2 và các thụ thể của nó trên tế bào người trong quá trình lây nhiễm đã cho thấy sự khác biệt về tính ổn định liên kết của các biến thể virus như Omicron và Delta. Phát hiện này của các nhà nghiên cứu ở Hà Lan, Đức và Mỹ có thể giúp giải thích tại sao một số biến thể lây lan nhanh hơn những biến thể khác.

SARS-CoV-2, loại vi-rút gây ra bệnh COVID-19, chứa bốn protein cấu trúc: vỏ (E); màng (M); nucleocapsid (N); và tăng đột biến (S). Các protein M, E và S rất quan trọng để lắp ráp và hình thành lớp ngoài cùng của virus, bao gồm cả cơ chế mà virus xâm nhập vào tế bào chủ. Trong khi đó, protein N chứa đựng thông tin di truyền của virus.

Kỹ thuật nhíp từ tính

Trong công trình mới, một nhóm do nhà vật lý dẫn đầu Jan Lipfert of Đại học Utrecht ở Hà Lan đã sử dụng một kỹ thuật có độ nhạy cao gọi là nhíp từ tính để nghiên cứu các đặc tính cơ sinh học của các liên kết hóa học trong vi rút SARS-CoV-2 trong các điều kiện mô phỏng các điều kiện của đường hô hấp ở người. Xét nghiệm của họ sử dụng cấu trúc protein kết hợp miền liên kết với thụ thể của vi rút (về cơ bản là đầu của protein tăng đột biến) và miền ngoại bào được gọi là ACE2 (thụ thể tế bào của vi rút và là điểm xâm nhập chính vào tế bào người). Hai thành phần này được kết nối thông qua một liên kết peptide linh hoạt.

Lipfert giải thích: “Ngoài ra, cấu trúc của chúng tôi có các thẻ peptide để gắn nó với một đầu vào bề mặt và một đầu vào một hạt từ tính nhỏ”. “Bằng cách sử dụng cấu trúc này, chúng tôi có thể áp dụng các lực được hiệu chỉnh chính xác lên bề mặt của protein virus liên kết với thụ thể tế bào của nó.”

Ông cho biết thêm, vì hai đối tác ràng buộc được kết nối bằng một trình liên kết nên họ có thể liên kết lại sau khi liên kết bị phá vỡ. “Điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu đi nghiên cứu lại các tương tác ở các lực khác nhau.”

Liên kết mạnh mẽ hơn

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng mặc dù tất cả các biến thể SARS-CoV-2 chính (bao gồm Alpha, Beta, Gamma, Delta và Omicron) có ái lực liên kết với tế bào người cao hơn chủng ban đầu, nhưng liên kết của biến thể Alpha đặc biệt ổn định về mặt cơ học. Điều này có thể giải thích tại sao nó lây lan nhanh chóng như vậy vào cuối năm 2020 và đầu năm 2021, ở những quần thể có ít hoặc không có khả năng miễn dịch trước đó với vi rút.

Tuy nhiên, họ cũng phát hiện ra rằng các biến thể Delta và Omicron gần đây không nhất thiết liên kết mạnh hơn các biến thể khác, có nghĩa là các quy trình khác phải được xem xét khi dự đoán biến thể nào có thể trở nên phổ biến hơn.

Lipfert và các đồng nghiệp nói rằng ý tưởng ban đầu của họ, ngay từ đầu đại dịch, là sử dụng quang phổ lực để nghiên cứu cách coronavirus liên kết với các tế bào. Lipfert giải thích: “Vào tháng 2020 và tháng 2020 năm XNUMX, chúng tôi đã tự hỏi làm thế nào chuyên môn về lý sinh của chúng tôi có thể giúp chống lại đại dịch toàn cầu”. “Trong khi chúng tôi đang nghiên cứu phát triển thử nghiệm đầu tiên, thử nghiệm này đã được trình bày chi tiết trong bản in trước vào mùa thu năm XNUMX và cuối cùng được xuất bản trên tạp chí PNAS, các biến thể khác nhau của mối quan tâm đã xuất hiện và lan rộng khắp thế giới. Điều này tự nhiên khiến chúng tôi đặt câu hỏi liệu xét nghiệm của chúng tôi có thể được sử dụng để thăm dò sự khác biệt giữa các biến thể hay không.”

Nhóm nghiên cứu bao gồm cả các nhà khoa học từ LMU Munich và Đại học Kỹ thuật Munich, Đại học Stanford, Các Đại học Washington và Đại học Auburn , hy vọng có thể sử dụng xét nghiệm và phương pháp luận của mình để hiểu chi tiết về tác động của đột biến và thậm chí dự đoán các biến thể mới trong tương lai. Họ nói rằng điều này có thể giúp chúng ta vượt qua virus bằng cách phát triển các loại vắc xin cập nhật.

Lipfert cho biết: “Chúng tôi cũng muốn sử dụng phương pháp của mình để kiểm tra các biến thể mới được dự đoán và quan sát của virus Corona”. kể với Thế giới Vật lý. “Ngoài ra, chúng tôi tin rằng phương pháp tiếp cận của chúng tôi có thể rất có giá trị để hiểu rõ hơn về tương tác giữa vật chủ và mầm bệnh một cách tổng quát hơn”.

Nghiên cứu của họ được xuất bản trong Công nghệ nano tự nhiên.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý