Мутации COVID-19 ускоряются под воздействием фермента, борющегося с вирусом
Исследователи нашли первые экспериментальные доказательства, объясняющие, почему вирус COVID-19 так быстро производит варианты, такие как дельта и омикрон. Результаты исследования, опубликованные 13 сентября в журнале Scientific Reports, могут помочь ученым предсказать появление новых штаммов коронавируса и, возможно, даже создать вакцины до появления этих штаммов.
Относительно быстрое появление многочисленных вариантов вируса COVID-19 озадачило исследователей, поскольку большинство коронавирусов не мутируют и не эволюционируют так быстро. Это связано с тем, что они обладают встроенным механизмом "корректуры", предотвращающим мутации, поскольку они создают копии самих себя во время роста и размножения в наших клетках.
Но ученые из Университета Южной Калифорнии выяснили, как вирус COVID-19 обходит корректор: Он захватывает ферменты в клетках человека, которые обычно защищают от вирусных инфекций, и использует эти ферменты для изменения своего генома и создания вариантов.
По словам ведущего исследователя Сяоцзяна Чена, профессора биологических наук и химии в Дорнсайфском колледже литературы, искусств и наук Университета Южной Калифорнии, полученные результаты могут оказаться жизненно важными для сдерживания пандемии, помогая предотвратить новые всплески инфекции, вызванные новыми вариантами.
"Новые штаммы могут становиться все более заразными и уклоняться от защиты существующей вакцины", - сказал Чен. "Прогнозирование новых вариантов и заблаговременная подготовка эффективных вакцин может остановить новые варианты до их распространения"
Чен и команда Университета Южной Калифорнии заразили человеческие клетки коронавирусом в лаборатории, а затем изучили изменения в геноме вируса, когда он размножался, создавая свои копии, внутри клеток.
Последовательность генетического кода вируса, который состоит из ДНК, близкой родственницы РНК, использует четыре буквы для обозначения нуклеотидов компонентов: A, C, G, U. В ходе анализа Чен и его команда заметили интересную закономерность: Многие мутации, возникавшие в процессе репликации вируса, были вызваны заменой одного конкретного нуклеотида в коде на другой - буква "C" менялась на "U".
Высокая частота мутаций C-to-U навела их на группу ферментов, которые клетки часто используют для защиты от вирусов. Называемые APOBEC, эти ферменты преобразуют Cs в геноме вируса в Us с целью вызвать смертельные мутации.
Однако Чен и его команда обнаружили, что для вируса COVID-19, растущего в клетках человека, мутации C в Us не только не являются фатальными, но и приносят пользу вирусу, обеспечивая ему возможность мутировать, эволюционировать и создавать новые штаммы быстрее, чем ожидалось.
"Мы представили первые экспериментальные доказательства того, что наши собственные ферменты могут помочь вирусу COVID-19 быстро мутировать", - сказал Чен. "Каким-то образом вирус научился перекладывать ответственность за свою эволюцию и приспособленность на ферменты APOBEC хозяина"
