Новый вариант коронавируса: Что такое спайк-белок и почему важны его мутации?
Появление нового варианта коронавируса вызвало новый интерес к части вируса, известной как спайк-белок.
Новый вариант несет несколько необычных изменений в спайк-белке по сравнению с другими родственными вариантами — и это одна из причин, почему он вызывает большее беспокойство, чем другие, безвредные изменения вируса, наблюдавшееся ранее. Новые мутации могут изменить биохимию спайк-белка и повлиять на то, насколько вирус заразен.
Спайк-белок также является основой текущих вакцин против COVID-19, которые стремятся вызвать иммунный ответ против него.
Захват клеток
В отличие от многих бактериальных или грибковых патогенов, вирусы не могут выжить самостоятельно. Им необходимо проникнуть внутрь клеток, чтобы реплицироваться, используя биохимический аппарат клетки для создания новых вирусных частиц.
Наши клетки эволюционно защищены от вторжений. Одна из основных защит — их внешняя оболочка, состоящая из жирового слоя. Из-за биохимической природы жиров эта поверхность сильно отрицательно заряжена и отталкивающая. Вирусы должны преодолеть этот барьер.
Коронавирусы окружены собственной жировой мембраной, известной как оболочка. Чтобы проникнуть в клетку, оболочечные вирусы используют белки (или гликопротеины, часто покрытые скользкими молекулами сахара), чтобы слиться своей мембраной с мембраной клетки.
Спайк-белок коронавирусов — один из таких вирусных гликопротеинов.
Архитектура спайк-белка
Спайк-белок состоит из линейной цепи из 1273 аминокислот, аккуратно свернутой в структуру, которая усеяна до 23 молекулами сахара. Спайк-белки стремятся слипаться, и три отдельные молекулы спайка связываются друг с другом, образуя функциональную «тримерную» единицу.
Спайк можно разделить на отдельные функциональные единицы (домены), выполняющие разные биохимические функции: связывание с клеткой-мишенью, слияние с мембраной и закрепление на вирусной оболочке.
Спайк-белок SARS-CoV-2 закреплен на сферической вирусной частице, встроен в оболочку и выступает наружу, готовый прицепиться к клеткам. По оценкам, на один вирус приходится примерно 26 тримеров спайка.
Один из этих функциональных доменов связывается с белком на поверхности наших клеток под названием ACE2, запуская поглощение вирусной частицы и, в конечном итоге, слияние мембран. Спайк также участвует в других процессах, таких как сборка вируса, структурная стабильность и уклонение от иммунитета.
Вакцина против спайк-белка
Учитывая ключевую роль спайк-белка для вируса, многие противовирусные вакцины или препараты нацелены на вирусные гликопротеины.
В случае SARS-CoV-2 вакцины от Pfizer/BioNTech и Moderna дают инструкции нашей иммунной системе создать собственную версию спайк-белка, что происходит вскоре после вакцинации. Производство спайка внутри наших клеток запускает процесс выработки защитных антител и T-клеток.
Опасность мутаций
Одна из самых тревожных особенностей спайк-белка SARS-CoV-2 — то, как он меняется со временем в процессе эволюции вируса. Закодированный в вирусном геноме белок может мутировать и изменять свои биохимические свойства.
Большинство мутаций не будут полезными: они либо нарушат работу спайк-белка, либо не окажут на нее влияния. Но некоторые могут вызвать изменения, которые дадут новой версии вируса селективное преимущество, сделав его более трансмиссивным или инфекционным.
Это может произойти двумя путями:
- Мутация в части спайк-белка, которая предотвращает связывание с ним защитных антител.
- Изменения, делающие спайк более «липким» для наших клеток.
Вот почему новые мутации, изменяющие функцию спайка, вызывают особую озабоченность — они могут повлиять на меры по сдерживанию распространения SARS-CoV-2. Новые варианты, обнаруженные в Великобритании и других странах, имеют мутации по всей длине спайк-белка, в том числе в частях, участвующих в проникновении в клетки.
Чтобы установить, изменяют ли эти мутации спайк-белок и как именно, и остаются ли наши текущие меры контроля эффективными, необходимы лабораторные эксперименты.