Нынешнее лето прямо-таки богато на научные исследования и особенно это касается COVID-19. За полтора года пандемии сам вирус приобрел несколько мутаций, преимущественно направленных на контагиозность (т.е. приобрел повышенную заразность), а также обзавелся новой симптоматикой и клиникой течения. Словом, сегодня COVID-19 – это не тот вирус, который впервые обнаружили в Китае. Он распространился по всей планете и в разных регионах постепенно обретал новые «способности». Те из них, что оказались успешнее других, распространились с новой силой, вытесняя все другие варианты. Более того, сегодня имеются убедительные данные, свидетельствующие о том, что коронавирус SARS-CoV-2 повреждает мозг – особенно в тяжелых случаях, когда больных подключают к аппаратам ИВЛ. А результаты работы в The Lancet и вовсе показали, что ковид способствует снижению интеллекта, которое обычно наблюдается у пациентов, перенесших инсульт. В этой статье поговорим о результатах новейших исследований и о том, как новый коронавирус проникает в клетки.
Самая подробная компьютерная симуляция коронавируса SARS-CoV-2. Данные получены исследователями из Университета штата Юта
Как выглядит коронавирус?
Как пишут авторы научной работы, опубликованной в журнале «Природа» (как пошутил Алексей Водозово) – речь о научном журнале Nature – коронавирус имеет роскошную сахарную оболочку. Создав подробнейшую компьютерную модель коронавируса SARS-CoV-2 смогли разглядеть спайковый белок SARS-CoV-2, точнее белки, которые торчат с поверхности вируса. Сам вирус покрыт молекулами сахара, известными как гликани.
«Когда вы видите его со всеми гликанами, он почти неузнаваем», – отмечает соавтор исследования, специалист по вычислительной биофизике из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Многие вирусы содержат гликаны, покрывающие их внешние белки. Таким образом вирус обретает маскировку от иммунной системы человека, превращаясь в волка в овечьей шкуре. В прошлом году лабораторная группа исследователей создала самую подробную визуализацию этого покрытия, основанную на структурных и генетических данных и визуализированную атом за атомом с помощью суперкомпьютера. 22 марта 2020 года исследователи опубликовали симуляцию в Twitter. В течение часа один ученый спросил в комментариях: «Что это была за голая, непокрытая петля, торчащая из верхней части белка?»
Full length SARS-CoV-2 spike protein with glycans running in MD shows vastly altered accessibility for small molecules and antibodies (aka #glycotime for the #COVID19 #demogorgon) @LCasalino88 (movie) @zied_gaieb @abbydommer @AmaroLab pic.twitter.com/uNtLvYDCRn
— Rommie Amaro (@RommieAmaro) March 22, 2020
Авторы симуляции понятия не имели. Но десять минут спустя вмешался биолог Джейсон Маклеллан из Техасского университета в Остине: «Непокрытая петля – это домен связывания рецепторов (RBD), один из трех участков спайкового белка, который связывается с рецепторами на клетках человека».
График, показывающий структуру спайкового белка коронавируса SARS-CoV-2 и его покрытие гликанами.
Это интересно: Добро пожаловать в «Идиократию»: коронавирус способствует снижению интеллекта
Отметим, что с самого начала пандемии COVID-19 ученые разрабатывали подробное понимание того, как SARS-CoV-2 заражает клетки. Разбирая процесс заражения, они надеются найти лучшие способы прервать его с помощью улучшенных методов лечения и вакцин, а также узнать, почему последние штаммы, такие как вариант Дельта, более передаваемы.
Чем вариант «Дельта» отличается от других?
То, что стало результатом 19 месяцев работы, подкрепленной десятилетиями исследований коронавируса, по сути представляет собой отчет о том, как SARS-CoV-2 проникает в клетки человека. Ученые обнаружили ключевые приспособления, которые помогают вирусу с удивительной силой захватывать человеческие клетки, а затем скрываться внутри.
«Позже, покидая клетки, SARS-CoV-2 выполняет важнейший этап обработки, чтобы подготовить свои частицы для заражения еще большего количества человеческих клеток. Это – некоторые из инструментов, которые позволили вирусу так быстро распространиться и унести миллионы жизней», – пишут авторы исследования.
Жизненный цикл пандемического коронавируса: Инфографика, показывающая, как вирус проникает, адаптируется и выходит из клеток-хозяев.
Вариант Дельта, который стремительно распространился по всему миру, содержит множество мутаций, которые, по-видимому, улучшают способность вируса связываться с клетками и избегать иммунной системы. Затем вирус выбрасывает свой геном непосредственно в клетку. Вторгаясь таким подпружиненным способом, SARS-CoV-2 заражает быстрее, чем его ближайшие родственники (коронавирусы SARS и MERS) – такие данные приводятся в работе, опубликованной в апреле исследователями из Имперского колледжа Лондона.
Быстрое проникновение вируса с использованием TMPRSS2 объясняет, почему препарат от малярии хлорохин не работал в клинических испытаниях в качестве лечения COVID-19, несмотря на ранние многообещающие исследования в лаборатории10. Оказалось, что они использовали клетки, которые полагаются исключительно на катепсины для проникновения в эндосому. “Когда вирус передается и размножается в дыхательных путях человека, он не использует эндосомы, поэтому хлорохин, который является препаратом, разрушающим эндосомы, не эффективен в реальной жизни”, — говорит Барклай.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!
Смертельная конкуренция
Следующие этапы заражения более мрачны. «Когда вы оказываетесь внутри клетки, неизвестных факторов становится все больше», – говорит химик Джанет Иваса из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, которая разрабатывает аннотированную анимацию жизненного цикла вируса. «Здесь больше неопределенности и конкурирующих гипотез».
В общем и целом вариант Дельта, похоже, чаще затрагивает молодых людей. Так, результаты ряда исследований в Великобритании показали, что дети и взрослые в возрасте до 50 лет в 2,5 раза чаще заражаются этим вариантом SARS-CoV-2.
Анимация того, как SARS-CoV-2 сливается с клетками
Специалисты также отмечают, что пациенты зараженные вариантов Дельта болеют сильнее, чем те, кого они лечили в начале пандемии. Подробнее о новом варианте COVID-19 я рассказывала в этой статье, рекомендую к прочтению. Будьте здоровы!
