Определены точные структурные изменения в спайковом белке штамма "омикрон"
Международная группа ученых определила точные структурные изменения в спайковом белке штамма "омикрон". Их наблюдения объясняют, как вирусу удается обходить антитела против предыдущих вариантов и при этом оставаться высокоинфекционным. Результаты научной работы опубликованы в издании Science.
"Полученные результаты представляют собой план, который исследователи могут использовать для разработки новых контрмер, будь то вакцины или терапия, против "омикрон" и других вариантов коронавируса, которые могут появиться", - сказал Дэвид Вислер, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и доцент биохимии в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сиэтле. Он руководил исследовательской работой вместе с Дьорджи Снеллом из компании Vir Biotechnology, Inc. в Сан-Франциско.
Штамм "омикрон", который был впервые выявлен в ноябре 2021 года в Южной Африке, вызывает всплеск инфекций по всему миру. Помимо высокой заразности, этот вариант может обходить антитела против более ранних вариантов, что приводит к прорыву инфекций среди тех, кто был вакцинирован, и тех, кто был инфицирован ранее.
Считается, что инфекционность вируса, по крайней мере, частично обусловлена большим количеством мутаций в аминокислотных последовательностях белка spike вируса. Вирус использует белок спайк для закрепления и проникновения в клетки, которые он заражает. В белке шипа омикрон 37 мутаций, которые отличают его от первых изолятов SARS-CoV-2 в 2020 году.
Предыдущие исследования Вислера и его коллег показали, что антитела, вырабатываемые шестью наиболее часто используемыми вакцинами, и все моноклональные антитела, кроме одного, которые в настоящее время используются для лечения инфекций, обладают пониженной или отмененной способностью нейтрализовать омикрон.
Но многие мутации в этом варианте влияют на структуру области спайкового белка, которая отвечает за присоединение к клеткам и проникновение в них, область, называемую доменом связывания рецептора, и многие ожидали, что возникшие изменения в структуре домена связывания рецептора могут нарушить способность варианта связываться со своей мишенью на клетках. Этой мишенью является белок под названием ангиотензинпревращающий фермент-2, или ACE2. Однако в своем исследовании Вислер и его коллеги обнаружили, что изменения фактически увеличили способность домена связывания рецептора связываться с ACE2 в 2,4 раза.
Чтобы понять, как омикрон накопил такое количество мутаций, сохранив при этом эффективное взаимодействие с рецептором хозяина ACE2, Вислер и его коллеги использовали криоэлектронную микроскопию и рентгеновские кристаллографические исследования для раскрытия трехмерной организации белка-шипа "омикрона". Этот подход позволил им достичь разрешения около 3 ангстрем.
При таком разрешении можно было различить форму отдельных аминокислотных строительных блоков, из которых состоит белок шипа. Исследователи также определили, как структурные изменения в белке спайка повлияли на способность антител, эффективных против предыдущих вариантов, связываться с омикроном.
Используя эти методы, ученые выявили, как мутации изменили взаимодействие белка с антителами таким образом, что способность почти всех моноклональных антител против него уменьшилась, в то же время усилилась способность рецептор-связывающего домена спайкового белка связываться с ACE2. Общий эффект заключается в том, что рецептор-связывающий домен может уклоняться от антител, нацеленных на него, и еще более прочно связываться с АСЕ2.
"Этот вирус обладает невероятной пластичностью: Он может сильно меняться и при этом сохранять все функции, необходимые ему для заражения и репликации", - отметил он. "И почти гарантировано, что омикрон - не последний вариант, который мы увидим".
По словам Вислера, целью дальнейшей работы должно стать выявление дополнительных областей в спайковом белке, которые нельзя изменить без потери функции белка. Из-за своей важности эти области, как правило, остаются сохраненными, даже когда другие части белка мутируют.
Эти области станут идеальными мишенями для новых вакцин и терапевтических средств, которые будут эффективны не только против новых вариантов, но и против новых сарбековирусов - группы вирусов, включающей SARS-CoV-2 и SARS-CoV, сказал Вислер.
