Исследование раскрывает механизмы повышенной инфекционности и устойчивости к антителам вариантов SARS-CoV-2.

Объединив структурную биологию и вычисления, группа исследователей под руководством Дьюка определила, как множественные мутации в шиповом белке SARS-CoV-2 независимо друг от друга создают варианты, которые являются более передающимися и потенциально устойчивыми к антителам.

Приобретя мутации в белке шипа, один из таких вариантов получил способность переходить от человека к норкам и обратно к людям. Другие варианты, включая Alpha, которая впервые появилась в Соединенном Королевстве; Бета, появившаяся в ЮАР; и гамма, впервые обнаруженная в Бразилии — независимо разработанные спайковые мутации, которые увеличили их способность быстро распространяться в человеческих популяциях и противостоять некоторым антителам.

Исследователи опубликовали свои выводы в Science .

«Шип на поверхности вируса помогает SARS-CoV-2 проникать в клетки-хозяева», — сказала старший автор Приямвада Ачарья, доктор философии, директор отдела структурной биологии в Институте вакцин для человека Дьюка.

«Изменения в белке спайков определяют возможность передачи вируса — насколько далеко и быстро он распространяется», — сказал Ачарья. «Некоторые вариации всплеска SARS-CoV-2 происходят в разное время и в разных местах по всему миру, но имеют схожие результаты, и важно понимать механику этих всплесков мутаций, когда мы работаем над борьбой с этой пандемией».

Ачарья и его коллеги, включая первого автора Софи Гобейл, доктора философии, и соавтора-корреспондента Рори Хендерсона, доктора философии, разработали структурные модели для выявления изменений в шиповом белке вируса. Криоэлектронная микроскопия позволила визуализировать атомный уровень, в то время как анализы связывания позволили команде создать имитацию живого вируса, которая напрямую коррелировала с его функцией в клетках-хозяевах. Оттуда команда использовала вычислительный анализ для построения моделей, показывающих работу структурных механизмов.

«Построив каркас из шипа, мы смогли увидеть, как он движется, и как это движение изменяется с мутациями», — сказал Хендерсон. «Различные варианты шипов не движутся одинаково, но они выполняют одну и ту же задачу. Варианты, впервые появившиеся в Южной Африке и Бразилии, используют один механизм, в то время как британские и норковые варианты используют другой механизм».

Все варианты показали повышенную способность связываться с хозяином, особенно через рецептор ACE2. Изменения также создали вирусы, которые были менее восприимчивы к антителам, вызывая опасения, что продолжающееся накопление спайковых мутаций может снизить эффективность существующих вакцин.

Гобейл сказал, что исследование пролило свет на сложность вируса. «Удивительно, сколько разных способов придумать вирус, чтобы стать более заразным и инвазивным», — сказала она. «Природа умен».