Команда ученых из Университета Британской Колумбии, Канада, и Университета Питсбургской медицинской школы, США, недавно провела структурный анализ нового штамма тяжелого острого респираторного заболевания COVID-19 (SARS-CoV-2), который недавно появился на территории Великобритании. Во время исследований ученые наблюдали, что мутация N501Y в рецептор-связующем домене (RBD) спаечного белка коронавируса (пепломера) повышает эффективность связывания его рецепторов, делая таким образом его более заразным. Однако самое главное, что исследование выявляет, что мутировавший вариант SARS-CoV-2 все еще может быть нейтрализован специфическими антителами, и мутация N501Y не может влиять на способность связывания эпитопа сильных нейтрализующих антител. В настоящее время исследования доступно на сервере препринтов bioRxiv по этой ссылке.

Начальные сведения

С момента появления в декабре 2019 SARS-CoV-2, возбудитель коронавирусной инфекции 2019 (COVID-19), уже получил более 13000 мутаций. С этих мутаций было показано, что D614G, что встречается в рецептор-связующем домене (RBD) вирусного спаечного белка, повышает передачу вируса, не влияя существенно на его патогенность. Недавно в Великобритании появился новый вариант SARS-CoV-2 с множественными мутационными белками. В этом новом варианте мутация аспарагина в тирозин при остатке 501 в спаечном протеине (RBD) (мутация N501Y), как ожидается, увеличивает инфекционность SARS-CoV-2. В частности, структурные исследования рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопиии (cryo-ЭМ) показали, что мутация N501Y может увеличить сродство связывания RBD с шипом к ангиотензин-превращающему ферменту 2 (ACE2), увеличивая тем самым вирусную инфекционность.

Текущие исследования

Текущее исследование было разработано для идентификации влияния мутации N501Y на вирусную трансмиссивность / инфекционность, попадание и нейтрализацию вирусов, опосредованного антителами. Ученые провели крио-ЭМ структурный анализ спаечного белка SARS-CoV-2 с мутацией N501Y и без нее, а также исследовали, может ли мутация влиять на способность к связыванию эпитопа RBD сильных антител к SARS-CoV-2, а именно VH – Fc ab8.

Важные наблюдения

Данные крио-ЭМ-анализа показали, что мутация N501Y не существенно меняет вторичную или четвертичную структуру спайкового белка вируса. Проводя структурный анализ образующегося между антителом и спаечным белком без мутации N501Y, ученые заметили, что остаток 501 расположен на внешнем краю следа антитела вирусной поверхности и взаимодействие между остатком 501 и антителом минимально. Таким образом, менее вероятно, что мутация остатка 501 существенно повлияет на эффективность связывания антитела.

Рисунок: Структура VH ab8, связанного с мутантным белком-триммером N501Y. (А) Атомная модель для структур комплекса VH ab8 с ектодоменом мутантного белка N501Y. Структура имеет два RBD в нижнем положении с хорошо разделенными плотностями для связанного VH ab8, с третьим RBD в верхнем положении и плохо разделенными VH ab8 плотностью. (B, C) Виды карты плотности в регионе вблизи 501 для мутантного белка с мутантным Спайком N501Y (B) и немутированой формы (C).

Кроме того, ученые провели структурный анализ вирусного спаечного белка с мутацией N501Y и обнаружили, что мутация не влияет существенно на взаимодействие между RBD со спайком и антителом. Однако, поскольку боковая цепь тирозина является более громоздкой, чем боковая цепь аспарагина, было показано, что мутация N501Y вызывает мелкие локальные структурные перестройки.

Что касается спаечного взаимодействия RBD и ACE2, результаты исследования показывают, что остаток 501 расположен на внешней границе области, необходимой для взаимодействия между RBD и ACE2. Экспериментально заражая клетки, экспрессирующие ACE2, мутировавшим или немутировавшим SARS-CoV-2, ученые заметили, что мутация N501Y значительно увеличивает способность вируса инфицировать клетки хозяина. В последующем анализе они заметили, что повышенная инфекционность мутировавшего вируса обусловлена улучшенной эффективностью связывания спайкового белка (RBD) с ACE2.

Проводя эксперименты по нейтрализации, они заметили, что мутация N501Y не влияет на взаимодействие между антителом и нейтрализующими эпитопами в RBD, и антитело может нейтрализовать как мутировавший, так и немутировавший SARS-CoV-2 с подобной эффективностью. Более того, было установлено, что мутант N501Y конкурирует за связывание с взаимодействием RBD – АСЕ2 в зависимости от дозы. Таким образом, можно ожидать, что вакцины против COVID-19, которые сейчас производятся, могут быть эффективными в обеспечении защиты и от мутировавшего варианта вируса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: