Опубликовано : Авг 26, 2020

Исследование отслеживает эволюцию мутаций вируса SARS-CoV-2

covid-19
Кредит: CC0 Public Domain

С тех пор, как COVID-19 начал свое угрожающее шествие по Ухани, Китай, в декабре 2019 года, а затем по всему миру, вирус SARS-CoV-2 принял стратегию «все работает», чтобы обеспечить его репликацию и распространение. Но в новом исследовании, проходящем рецензирование, исследователи и студенты Университета Иллинойса показывают, что вирус оттачивает тактику, которая может сделать его более успешным и стабильным.

Группа аспирантов на занятиях весеннего семестра по биоинформатике и системной биологии в Иллинойсе отслеживала скорость мутаций в протеоме вируса — совокупности белков, кодируемых генетическим материалом — во времени, начиная с первого SARS-CoV-2. геном был опубликован в январе и закончил более 15 300 геномов позже в мае.

Команда обнаружила, что в некоторых регионах все еще активно возникают новые мутации, что указывает на продолжающуюся адаптацию к среде хозяина. Но частота мутаций в других регионах показала признаки замедления, объединяясь вокруг отдельных версий ключевых белков.

«Это плохие новости. Вирус меняется и меняется, но он сохраняет то, что является наиболее полезным или интересным для него самого», — говорит Густаво Каэтано-Аноллес, профессор биоинформатики Департамента растениеводства Иллинойса и старший автор исследования.

Однако важно отметить, что стабилизация некоторых белков может быть хорошей новостью для лечения COVID-19.

По словам первого автора Тре Томашевски, докторанта Школы информационных наук в Иллинойсе, «при разработке вакцины, например, вам необходимо знать, к чему прикрепляются антитела. Новые мутации могут изменить все, в том числе способ белки построены, их форма. Антитело-мишень может перемещаться с поверхности белка и складываться внутри него, и вы больше не можете добраться до него. Знание того, какие белки и структуры застревают вокруг, предоставит важную информацию для вакцин и другие методы лечения «

Исследовательская группа зафиксировала общее замедление скорости мутаций вируса, начиная с апреля, после начального периода быстрых изменений. Это включало стабилизацию внутри шипованного белка, тех «острых» придатков, которые придают коронавирусам их венчурный вид.

В рамках спайка исследователи обнаружили, что аминокислота в сайте 614 была заменена другой (аспарагиновая кислота на глицин), мутация, которая охватила всю популяцию вируса в течение марта и апреля.

«В самом начале спайк был совершенно другим белком, чем сейчас. Вы едва можете найти эту первоначальную версию сейчас», — говорит Томашевски.

Спайковый белок, который состоит из двух основных доменов, отвечает за прикрепление к человеческим клеткам и помогает ввести генетический материал вируса, РНК, внутрь для репликации. Мутация 614 разрывает важную связь между отдельными доменами и субъединицами белка в шипе.

«По какой-то причине это должно помочь вирусу увеличить его распространение и заразность при попадании в хозяина. В противном случае мутация не будет сохранена», — говорит Каэтано-Аноллес.

В предыдущем исследовании мутация 614 была связана с повышенной вирусной нагрузкой и более высокой инфекционностью, но не повлияла на тяжесть заболевания. Тем не менее, в другом исследовании мутация была связана с более высокими показателями летальности. Томашевски говорит, что, хотя ее роль в вирулентности требует подтверждения, мутация явно опосредует проникновение в клетки-хозяева и поэтому имеет решающее значение для понимания передачи и распространения вируса.

Примечательно, что сайты в двух других известных белках также стали более стабильными, начиная с апреля, включая белок полимеразы NSP12, который дублирует РНК, и белок геликазы NSP13, который проверяет дублированные цепи РНК.

«Кажется, что все три мутации согласованы друг с другом», — говорит Каэтано-Аноллес. «Они находятся в разных молекулах, но следуют одному и тому же эволюционному процессу».

Исследователи также отметили, что участки протеома вируса со временем становятся все более изменчивыми, что, по их словам, может дать нам представление о том, чего ожидать от COVID-19 в будущем. В частности, они обнаружили увеличивающиеся мутации в белке нуклеокапсида, который упаковывает РНК вируса после попадания в клетку-хозяин, и в белке виропорин 3a, который создает поры в клетках-хозяевах для облегчения высвобождения, репликации и вирулентности вируса.

Исследовательская группа заявляет, что за этими регионами стоит следить, поскольку возрастающая неслучайная изменчивость этих белков свидетельствует о том, что вирус активно ищет способы улучшить свое распространение. Каэтано-Аноллес объясняет, что эти два белка влияют на то, как наш организм борется с вирусом. Они являются основными блокаторами пути бета-интерферона, которые составляют нашу противовирусную защиту. Их мутация может объяснить неконтролируемый иммунный ответ, ответственный за такое большое количество смертей от COVID-19.

«Учитывая, что этот вирус будет в нашей среде еще какое-то время, мы надеемся, что изучение путей мутаций позволит предвидеть движущиеся цели для быстрой терапии и разработки вакцин, поскольку мы готовимся к следующей волне», — говорит Томашевски. «Мы вместе с тысячами других исследователей, секвенирующих, загружающих и курирующих образцы генома в рамках инициативы GISAID, продолжим отслеживать этот вирус».

Статья «Новые пути мутационных изменений в протеомах SARS-CoV-2 затрагивают области внутреннего нарушения, важные для репликации и высвобождения вируса», опубликована на сервере препринтов BioRxiv/p>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *