Команда вчених з Університету Британської Колумбії, Канада, та Університету Пітсбурзької медичної школи, США, нещодавно провела структурний аналіз нового штаму важкого гострого респіраторного захворювання COVID-19 (SARS-CoV-2), який нещодавно з’явився на території Великої Британії. Під час досліджень науковці спостерігали, що мутація N501Y в рецептор-зв’язуючому домені (RBD) спайкового білка коронавірусу (пепломера) підвищує ефективність зв’язування його рецепторів, роблячи таким чином його більш заразним. Однак найголовніше, що дослідження виявляє, що мутований варіант SARS-CoV-2 все ще може бути нейтралізований специфічними антитілами, і що мутація N501Y не може впливати на здатність зв’язування епітопу сильних нейтралізуючих антитіл. В даний час дослідження доступне на сервері препринтів bioRxiv за цим посиланням.

Початкові відомості

З моменту появи у грудні 2019 року SARS-CoV-2, збудник коронавірусної хвороби 2019 (COVID-19), вже зазнав понад 13000 мутацій. З цих мутацій було показано, що D614G, що зустрічається в рецептор-зв’язуючому домені (RBD) вірусного спайкового білка, підвищує передачу вірусу, не впливаючи суттєво на його патогенність. Нещодавно у Великобританії з’явився новий варіант ГРВІ-CoV-2 з множинними мутаційними білками. У цьому новому варіанті мутація аспарагіну до тирозину при залишку 501 у спайковому протеїні (RBD) (мутація N501Y), як очікується, збільшить інфекційність SARS-CoV-2. Зокрема, структурні дослідження рентгенівською кристалографією та кріоелектронною мікроскопією (cryo-ЕМ) показали, що мутація N501Y може збільшити спорідненість зв’язування RBD із шипом до ангіотензин-перетворюючого ферменту 2 (ACE2), збільшуючи тим самим вірусну інфекційність.

Поточні дослідження

Поточне дослідження було розроблене для ідентифікації впливу мутації N501Y на вірусну трансмісивність / інфекційність, потрапляння вірусу та нейтралізацію вірусів, опосередковану антитілами. Вчені провели кріо-ЕМ структурний аналіз спайкового білка SARS-CoV-2 з мутацією N501Y і без неї, а також дослідили, чи може мутація впливати на здатність до зв’язування епітопу RBD потужного антитіла до SARS-CoV-2, а саме VH -Fc ab8.

Важливі спостереження

Дані крио-ЕМ-аналізу показали, що мутація N501Y не суттєво змінює вторинну або четвертинну структуру білка вірусного спайку. Проводячи структурний аналіз комплексу, що утворюється між антитілом та спайковим білком без мутації N501Y, вчені помітили, що залишок 501 розташований на зовнішньому краю сліду антитіла вірусної поверхні і що взаємодія між залишком 501 та антитілом мінімальна. Таким чином, менш імовірно, що мутація залишку 501 суттєво вплине на ефективність зв’язування антитіла.

Рисунок: Структура VH ab8, зв’язаного з мутантним білком-тримером N501Y. (А) Атомна модель для структур комплексу VH ab8 з ектодоменом мутантного білка N501Y. Структура має два RBD в нижньому положенні з добре розділеними густинами для зв’язаного VH ab8, з третім RBD у верхньому положенні і погано розділеними VH ab8 щільністю. (B, C) Види карти густини в регіоні поблизу 501 для мутантного білка з мутантним спайком N501Y (B) та немутованої форми (C).

Крім того, вчені провели структурний аналіз вірусного спайкового білка з мутацією N501Y і виявили, що мутація не впливає суттєво на взаємодію між RBD із спайком та антитілом. Однак, оскільки бічний ланцюг тирозину є громіздкішим, ніж бічний ланцюг аспарагіну, було показано, що мутація N501Y викликає дрібні локальні структурні перебудови.

Що стосується спайкової взаємодії RBD та ACE2, результати дослідження демонструють, що залишок 501 розташований на зовнішній межі області, необхідної для взаємодії між RBD та ACE2. Експериментально заражаючи клітини, що експресують ACE2, мутованим або немутованим SARS-CoV-2, вчені помітили, що мутація N501Y значно збільшує здатність вірусу інфікувати клітини хазяїна. Подальшим аналізом вони помітили, що підвищена інфекційність мутованого вірусу зумовлена ​​покращеною ефективністю зв’язування шипа RBD з ACE2.

Проводячи експерименти з нейтралізації, вони помітили, що мутація N501Y не впливає на взаємодію між антитілом та нейтралізуючими епітопами в RBD, і що антитіло може нейтралізувати як мутований, так і немутований SARS-CoV-2 з подібною ефективністю. Більше того, було встановлено, що мутант N501Y конкурує за зв’язування з взаємодією шип – АСЕ2 залежно від дози. Таким чином, можна очікувати, що вакцини проти COVID-19, які зараз виробляються, можуть бути ефективними у забезпеченні захисту і від мутованого варіанту вірусу.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: