Warianty koronawirusa łączą się z komórkami za pomocą „rzepów”

Mechanizm adaptacyjny w wariantach SARS-CoV-2, który zwiększa przyczepność wirusa do komórek, opisał w „Nature Communications” polsko-belgijski zespół naukowców. Wiązania między oryginalnym wirusem a komórkami porównują oni do zatrzasków, a połączenia jego wariantów z komórkami do rzepów. Zbadał je zespół z udziałem naukowców z m.in. Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN.

 20211203_krnwirs.jpg

Dr Adolfo Poma Bernaola, kierownik polskiego zespołu, dr David Alsteens, kierownik belgijskiego zespołu. Źródło zdjęć: A. Poma.

Badacze, przy użyciu zaawansowanych symulacji komputerowych i mikroskopu sił atomowych, odkryli bardziej stabilne – a zatem trudniejsze do przerwania – wiązania wariantów SARS-CoV-2 z receptorami w naszych komórkach. W połączeniu z utratą powinowactwa niektórych przeciwciał do białka kolca wariantów, wyniki te rodzą pytanie o dostosowanie szczepionki do wariantów zamiast podawania trzeciej dawki istniejących szczepionek.

Ewolucja wirusa

W czasie badań zaobserwowano dynamiczną ewolucję i odpowiedź na bodźce siłowe pomiędzy wirusami SARS-CoV-2. Warianty, zwłaszcza wariant Kappa, bliski kuzyn Delty, przyjmują nową strategię, aby skuteczniej wiązać się z komórkami, które chcą zaatakować. Zamiast zwiększać siłę wiązania do konkretnego miejsca na receptorach ACE2 – głównego punktu wejścia koronawirusa do naszych komórek – optymalizują wiązania w różnych punktach zapalnych na większym obszarze. W rezultacie, „ogólne” wiązanie wariantu z komórkami jest bardziej stabilne. „Z ewolucyjnego punktu widzenia jest to strategia, która ma sens, ponieważ wirusy te podlegają licznym fluktuacjom na poziomie nabłonka oddechowego, czyli tkanki, która pokrywa powierzchnię dróg oddechowych” – wyjaśniają autorzy artykułu.

Od zapięcia na zatrzask do rzepa

To prawie tak, jakby oryginalny szczep SARS-CoV-2 wiązał się z naszymi komórkami za pomocą zatrzasku (nap), podczas gdy warianty wybrały system Velcro (rzepów), którego miniaturowe wiązania pojedynczo nie są tak silne jak zatrzask, ale łącznie tworzą bardzo stabilne połączenie między wariantami a naszymi komórkami. „Warianty Alpha, Beta i Gamma używają metody »zatrzasków«. Dziś wiemy, że niektóre warianty, które pojawiły się w 2021 roku – takie jak Kappa i Delta – rozwinęły system Velcro” – mówi dr Adolfo Poma Bernaola, kierownik polskiego zespołu.

Modyfikacja szczepionek

Badania umożliwiły wizualizację i zmierzenie, w jaki sposób mutacje zmieniają pojedyncze interakcje pomiędzy wirusem a naszymi komórkami. Stawiają także pytanie o dostosowanie szczepionek do nowych wariantów. Po wprowadzeniu szczepionek, zwłaszcza mRNA, twierdzono, że ich wielką zaletą jest to, że można je łatwo dostosować, by pozostały skuteczne wobec nowych wariantów. Sugerowano, że czas oczekiwania na odpowiednią szczepionkę wynosi sześć tygodni. Ponieważ wariant Delta krąży od kilku miesięcy, a ostatnio pojawił się wariant Omicron, w najbliższej przyszłości należy rozważyć obowiązkowe dostosowanie trzeciej dawki szczepionki.

Badania przeprowadziły zespoły polski i belgijski. W skład polskiej grupy wchodził dr Adolfo Poma Bernaola (kierownik zespołu w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN, obecnie pracuje w Międzynarodowym Centrum Badań Innowacyjnych Biomateriałów (ICRI-BioM) na Politechnice Łódzkiej) i dr Rodrigo Azevedo Moreira da Silva (IPPT PAN).

Artykuł „Molecular insights into receptor binding energetics and neutralization of SARS-CoV-2 variants” w „Nature Communications”.

Oprac. Na podstawie informacji Adolfo Poma