В мире паразитов многие бактериальные или грибковые патогены могут выживать сами по себе, не заражая клетки-хозяина. Но вирусы не могут. Вместо этого они должны проникать внутрь клеток, чтобы размножаться, где они используют собственный биохимический механизм для создания новых вирусных частиц и распространяются на другие клетки или отдельных людей. Как и клеточная жизнь, сами коронавирусы окружены жировой оболочкой. Чтобы проникнуть внутрь клетки, они используют белки (или гликопротеины, поскольку они часто покрыты скользкими молекулами сахара), чтобы слить свою собственную мембрану с мембраной клеток и таким образом клетку захватить. Одним из таких вирусных гликопротеинов является спайковый белок коронавирусов. Учитывая появление новых штаммов коронавируса SARS-CoV-2, интерес широкой общественности к спайковому белку сильно возрос. Оказалось, новые варианты COVID-19 несут в себе несколько специфических изменений в спайковом белке по сравнению с другими близкородственными вариантами.
Модель поверхностного спайкового белка, который вирус SARS-CoV-2 использует для заражения клеток человека.
Спайковые белки
Одной из ключевых биологических характеристик коронавируса SARS-CoV-2, как и некоторых других вирусов, является наличие спайковых белков, которые позволяют этим вирусам проникать в клетки хозяина и вызывать инфекцию. Как правило, вирусная оболочка коронавирусов состоит из трех белков, которые включают мембранный белок (M), белок оболочки (E) и спайковый белок (S).
Белок S или спайковый белок состоит из 1160-1400 аминокислот, в зависимости от типа вируса. По сравнению с белками M и E, которые в основном участвуют в сборке вируса, белок S играет решающую роль в проникновении в клетки хозяина и инициировании инфекции. Примечательно, что именно присутствие S-белков на коронавирусах приводит к появлению шиповидных выступов на их поверхности.
Специалисты отмечают, что S-белки коронавирусов можно разделить на две важные функциональные субъединицы, которые включают N-концевую S1-субъединицу, образующую шаровидную головку S-белка, и С-концевую S2-область, непосредственно встроенную в вирусную оболочку. При взаимодействии с потенциальной клеткой-хозяином субъединица S1 распознает и связывается с рецепторами на клетке-хозяине, в то время как субъединица S2, которая является наиболее консервативным компонентом белка S, отвечает за слияние оболочки вируса с мембраной клетки-хозяина.
SARS-CoV-2 собственной персоной.
Это интересно: Российская вакцина «Спутник-V» признана эффективной и безопасной
Примечательно, что без белка S вирусы, подобные SARS-CoV-2, никогда не смогли бы взаимодействовать с клетками потенциальных хозяев, таких как животные и люди. Именно по этой причине белок S представляет собой идеальную мишень для исследований вакцин и противовирусных препаратов. Помимо своей роли в клетке, S-белок вирусов, в частности COVID-19, является основным индуктором нейтрализующих антител (nAbs). NABS – это защитные антитела, которые естественным образом вырабатываются нашей иммунной системой.
Спайковые белок и вакцины
Наши клетки эволюционировали, чтобы отражать вторжения вирусов. Одной из основных защитных сил клеточной жизни от захватчиков является ее внешняя оболочка, которая состоит из жирового слоя, содержащего все ферменты, белки и ДНК, составляющие клетку. Из-за биохимической природы жиров внешняя поверхность сильно отталкивает вирусы, которые должны преодолеть этот барьер, чтобы получить доступ к клетке.
Учитывая, насколько важен спайковый белок для вируса, действие многих противовирусных вакцин или лекарств нацелены на вирусные гликопротеины. Вакцины против SARS-CoV-2, производимые Pfizer/BioNTech и Moderna, дают инструкции нашей иммунной системе, чтобы сделать свою собственную версию спайкового белка, что происходит вскоре после иммунизации. Производство спайкового белка внутри наших клеток затем запускает процесс производства защитных антител и Т-клеток.
У вируса, вызывающего лихорадку Эбола имеет один спайковый белок, у вируса гриппа – два, а у вируса простого герпеса – пять.
Вирус, вызывающий COVID-19 со временем мутирует. Как и другие вирусы.
Как пишет The Conversation, Одной из наиболее важных особенностей спайкового белка SARS-CoV-2 является то, как он перемещается или изменяется с течением времени в ходе эволюции вируса. Кодируемый в вирусном геноме белок может мутировать и изменять свои биохимические свойства по мере развития вируса.
Большинство мутаций не приносят пользы и либо останавливают работу спайкового белка, либо не влияют на его функцию. Но некоторые из них могут вызвать изменения, которые дают новой версии вируса избирательное преимущество, делая его более передающимся или инфекционным. Один из способов, которым это может произойти – мутация в части спайкового белка, которая препятствует связыванию с ним защитных антител. Другой способ заключается в том, чтобы сделать шипы «более липкими» для наших клеток.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал Telegram. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!
Вот почему новые мутации, изменяющие функции спайкового белка или белка S, вызывают особую озабоченность – они могут повлиять на то, как мы контролируем распространение SARS-CoV-2. Новые варианты, недавно обнаруженные в Великобритании и ЮАР, имеют мутации в частях белка S, участвующих в проникновении внутрь ваших клеток. Дальнейшие исследования и лабораторные эксперименты помогут ученым выяснить если – и как – эти мутации значительно изменяют спайковый белок, и остаются ли наши текущие меры контроля эффективными.
