Ученые открыли механизм проникновения коронавируса в клетки
Исследователи из Утрехтского университета открыли сложный механизм, с помощью которого белки-шипы коронавируса могут активироваться для проникновения в клетку. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, использовались мощные микроскопы и компьютерное моделирование, чтобы показать, как крошечная молекула сахара связывается с шипом человеческого коронавируса и вызывает воздействие компонентов, которые необходимы для проникновения в клетку-хозяина.
Эти результаты дают новое фундаментальное понимание сложных механизмов, которые коронавирус может использовать для обхода иммунной системы и инициирования инфекции.
Шипы коронавируса играют решающую роль в прикреплении вируса и его проникновении в наши клетки. Глубокое понимание этих белков важно, поскольку они являются ключевыми факторами передачи инфекции между видами и основными мишенями нейтрализующих антител.
Чтобы проникнуть в клетку-хозяина и доставить вирусный геном, белки- шипы должны перейти из закрытого состояния в открытое. При этом открывается рецептор-связывающий домен, который затем фиксируется на белковом рецепторе, необходимом для проникновения. Для наиболее известных коронавирусов, то есть вызывающих SARS, MERS и COVID-19, всплески могут свободно чередоваться между этими двумя состояниями. Однако шиповые белки других коронавирусов человека и животных визуализировались только в закрытом состоянии.
Это привело к идее, что большинство белков-шипов коронавируса могут не просто случайно переключаться между состояниями, но могут существовать определенные биологические сигналы, которые заставляют их открываться. «Привязанность к коронавирусу может быть даже более сложной, чем предполагалось до сих пор», — сказал автор исследования Дэниел Хердисс.
Чтобы исследовать эту давнюю загадку, старшие авторы Рауль де Гроот и Дэниел Хердисс (секция вирусологии факультета ветеринарной медицины Утрехтского университета) сосредоточили свое внимание на белке-шипе человеческого коронавируса HKU1, который, как и большинство шипов, был визуализирован только в закрытое состояние. По оценкам, в совокупности четыре коронавируса простуды (HKU1, OC43, NL63 и 229E) ежегодно вызывают от 15 до 30% инфекций дыхательных путей.
Предыдущие лабораторные исследования показали, что шиповый белок HKU1 критически зависит от связывания с конкретной молекулой сахара, но причина этого осталась неизвестной. В настоящем исследовании авторы обнаружили, что связывание сахара индуцирует открытие шипового белка и обнажение рецептор-связывающего домена, необходимого для последующих этапов входа. Таким образом, исследователи из Утрехта обнаружили биомолекулярный механизм, который до сих пор был неизвестен науке.
«Это тонко настроенный переключатель сахара», — говорит Хердисс. «С точки зрения вирусов, это умный способ сохранить свою ахиллесову пяту, домен связывания рецептора, скрытым до самого подходящего момента. Наши результаты рисуют более сложную картину прикрепления коронавируса с возможностью использования двойного рецептора в качестве средства иммунного побега».
Подобно сборке киноленты из отдельных кадров, Матти Пронкер (факультет естественных наук Утрехтского университета и первый автор исследования) смоделировал каждую конформацию шипа и вывел пошаговую серию событий, вызванных связыванием сахара. Работая вместе с Робертом Крейцнахером (факультет ветеринарной медицины Утрехтского университета) и Мартином Франком, компьютерным химиком из Biognos AB, они смогли дать объяснение тому, как крошечная молекула сахара вызывает каскад конформационных изменений в этом сравнительно гигантском макромолекулярном комплексе.
«Это похоже на эффект бабочки», — говорит Пронкер. «Было интригующе видеть, как небольшие и локальные конформационные изменения, вызванные связыванием сахара, вызывают более крупные движения доменов и, в конечном итоге, резкое открытие. Эта работа завершилась годами исследований взаимодействий коронавируса и сахара», — говорит Де Гроот. «Наши результаты предполагают возможность того, что коронавирусы полагаются на использование нескольких рецепторов со связыванием с рецепторами на основе сахара или белка, служащими биологическим сигналом для активации шипов для последующих этапов прикрепления и проникновения. В вирусологической группе мы продолжим исследование. исследовать, как коронавирусы связываются с клетками-хозяевами и проникают в них. Такие исследования важны для понимания взаимодействия вирус-хозяин и зоонозной передачи, а также для разработки эффективных контрмер».
Обсудим?
Смотрите также:
