Самая подробная компьютерная симуляция коронавируса SARS-CoV-2. Данные получены исследователями из Университета штата Юта
Нынешнее лето прямо-таки богато на научные исследования и особенно это касается COVID-19. За полтора года пандемии сам вирус приобрел несколько мутаций, преимущественно направленных на контагиозность (т.е. приобрел повышенную заразность), а также обзавелся новой симптоматикой и клиникой течения. Словом, сегодня COVID-19 – это не тот вирус, который впервые обнаружили в Китае. Он распространился по всей планете и в разных регионах постепенно обретал новые «способности». Те из них, что оказались успешнее других, распространились с новой силой, вытесняя все другие варианты. Более того, сегодня имеются убедительные данные, свидетельствующие о том, что коронавирус SARS-CoV-2 повреждает мозг – особенно в тяжелых случаях, когда больных подключают к аппаратам ИВЛ. А результаты работы в The Lancet и вовсе показали, что ковид способствует снижению интеллекта, которое обычно наблюдается у пациентов, перенесших инсульт. В этой статье поговорим о результатах новейших исследований и о том, как новый коронавирус проникает в клетки.
Как пишут авторы научной работы, опубликованной в журнале «Природа» (как пошутил Алексей Водозовов) – речь о научном журнале Nature – коронавирус имеет роскошную сахарную оболочку. Создав подробнейшую компьютерную модель коронавируса SARS-CoV-2, исследователи смогли разглядеть его спайковый белок, точнее белки, которые торчат с поверхности вируса. Сам вирус покрыт молекулами сахара, известными как гликаны.
«Когда вы видите его со всеми гликанами, он почти неузнаваем», – отмечает соавтор исследования, специалист по вычислительной биофизике из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Многие вирусы содержат гликаны, покрывающие их внешние белки. С их помощью вирус обретает маскировку от иммунной системы человека, превращаясь в волка в овечьей шкуре. В прошлом году лабораторная группа исследователей из Университета штата Юта создала самую подробную визуализацию этого покрытия, основанную на структурных и генетических данных, а затем визуализированную атом за атомом с помощью суперкомпьютера. 22 марта 2020 года исследователи опубликовали симуляцию в Twitter. В течение часа один ученый спросил в комментариях: «Что это была за голая, непокрытая петля, торчащая из верхней части белка?»
Full length SARS-CoV-2 spike protein with glycans running in MD shows vastly altered accessibility for small molecules and antibodies (aka #glycotime for the #COVID19 #demogorgon) @LCasalino88 (movie) @zied_gaieb @abbydommer @AmaroLab pic.twitter.com/uNtLvYDCRn
— Rommie Amaro (@RommieAmaro) March 22, 2020
Авторы симуляции понятия не имели. Но десять минут спустя вмешался биолог Джейсон Маклеллан из Техасского университета в Остине: «Непокрытая петля – это домен связывания рецепторов (RBD), один из трех участков спайкового белка, который связывается с рецепторами на клетках человека».
График, показывающий структуру спайкового белка коронавируса SARS-CoV-2 и его покрытие гликанами.
Отметим, что с самого начала пандемии COVID-19 ученые разрабатывали подробное понимание того, как SARS-CoV-2 заражает клетки. Разбирая процесс заражения, они надеются найти лучшие способы прервать его с помощью улучшенных методов лечения и вакцин, а также узнать, почему последние штаммы, такие как вариант Дельта, более передаваемы.
То, что стало результатом 19 месяцев работы, подкрепленной десятилетиями исследований коронавируса, по сути представляет собой отчет о том, как SARS-CoV-2 проникает в клетки человека. Ученые обнаружили ключевые приспособления, которые помогают вирусу с удивительной силой захватывать человеческие клетки, а затем скрываться внутри.
«Позже, покидая клетки, SARS-CoV-2 выполняет важнейший этап обработки, чтобы подготовить свои частицы для заражения еще большего количества человеческих клеток. Это – некоторые из инструментов, которые позволили вирусу так быстро распространиться и унести миллионы жизней», – пишут авторы исследования.
Жизненный цикл пандемического коронавируса: Инфографика, показывающая, как вирус проникает, адаптируется и выходит из клеток-хозяев.
Вариант Дельта, который стремительно распространился по всему миру, содержит множество мутаций, которые, по-видимому, улучшают способность вируса связываться с клетками и избегать иммунной системы. Затем вирус выбрасывает свой геном непосредственно в клетку. Вторгаясь таким подпружиненным способом, SARS-CoV-2 заражает быстрее, чем его ближайшие родственники (коронавирусы SARS и MERS) – такие данные приводятся в работе, опубликованной в апреле исследователями из Имперского колледжа Лондона.
Интересно, что быстрое проникновение вируса в клетки объясняет, почему препарат от малярии хлорохин не работал в клинических испытаниях в качестве лечения COVID-19, несмотря на ранние многообещающие исследования в лаборатории. «Когда вирус передается и размножается в дыхательных путях человека, он не использует эндосомы (мембранная внутриклеточная органелла), поэтому хлорохин, который является препаратом, разрушающим эндосомы, не эффективен в реальной жизни», – пишут исследователи.
Следующие этапы заражения более мрачны. «Когда вы оказываетесь внутри клетки, неизвестных факторов становится все больше», – говорит химик Джанет Иваса из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, которая разрабатывает аннотированную анимацию жизненного цикла вируса. «Здесь больше неопределенности и конкурирующих гипотез».
Анимация того, как SARS-CoV-2 сливается с клетками
Специалисты также отмечают, что пациенты зараженные вариантов Дельта болеют сильнее, чем те, кого они лечили в начале пандемии. Подробнее о новом варианте COVID-19 я рассказывала в этой статье, рекомендую к прочтению. Будьте здоровы!
© 2004-2020, «Техника и технологии». Все права защищены.
* XML, HTML | Реклама на сайте
