Гены патогена: найдены общие черты у смертельно опасных коронавирусов
Ученые нашли общие черты у летальных коронавирусов, отличающие их от тех, что вызывают обычную сезонную простуду. Специалисты выделили у SARS, MERS и SARS-CoV-2 одиннадцать общих геномных последовательностей, ответственных за высокую патогенность. Благодаря им опасные штаммы могут эффективнее других проникать в ядра зараженных клеток. Также биологи обратили внимание на специфические особенности в белке «шипа» нового возбудителя инфекции, позволяющие ему подстраиваться под очередного хозяина. Российские специалисты уверены, что это исследование крайне важно для предотвращения последующих эпидемий, а также для создания эффективных препаратов — в частности, от COVID-19.
Особые приметы
Группа исследователей из Национального центра биотехнологической информации США (NCBI), в которую вошел известный российский биолог Евгений Кунин, провела биоинформатический анализ геномов всех коронавирусов, патогенных для человека. На данный момент известно, что их семь. Результаты пока доступны в формате препринта (статьи, не прошедшей рецензирование в научном журнале. — «Известия»).
Четыре изученных патогена не представляют особой опасности и характеризуются легкими симптомами ОРВИ. А три — SARS (вирус, вызвавший вспышку атипичной пневмонии в 2002 году), MERS (вирус, спровоцировавший ближневосточный респираторный синдром в 2013 году) и SARS-CoV-2 (с него началась пандемия COVID-19) — смертельно опасны для людей. Исследователи задались вопросами, в чем же отличие высокопатогенных штаммов и есть ли у них общие черты.
«Мы представляем углубленный молекулярный анализ, который поможет восстановить эволюционные истоки повышенной патогенности SARS-CoV-2 и других коронавирусов, несущих угрозу человеческим жизням. Нами определены ключевые геномные особенности, которые отличают SARS-CoV-2 и вирусы, стоящие за двумя смертельными вспышками — SARS и MERS», — сказано в тексте препринта.
Исследователи выявили у коронавирусов групп SARS и MERS 11 общих геномных последовательностей, которых нет у безобидных для человека коронавирусов. Это открытие крайне важно, так как в дальнейшем выявленные «знаки отличия» помогут создать универсальный препарат против патогенных штаммов, рассказал «Известиям» доцент кафедры биофизики МФТИ (вуз-участник проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Олег Батищев.
— Понимание молекулярных механизмов действия всех вирусных белков, их взаимодействий между собой и с клеточным компонентами открывает путь к созданию лекарственных средств. Они избирательно действуют на критически важные стадии воспроизводства вирусов внутри инфицированной клетки, — отметил эксперт. — Возможно, это приведет к созданию универсальных препаратов, действующих сразу на несколько вирусов, использующих сходные механизмы проникновения и размножения внутри клеток.
Обмануть иммунитет
Учеными из NCBI было показано, что у летальных коронавирусов, вызывающих смертельную пневмонию, есть изменения в так называемом N-белке (нуклеокапсидный белок, который находится внутри вирусной частицы, и на него «наматывается» вирусная РНК. — «Известия»). Выяснилось, что у всех трех патогенных штаммов усилены сигналы ядерной локализации этих белков, то есть их способность проникать внутрь ядра, а также выходить из него. У менее опасных коронавирусов такого свойства обнаружено не было.
Однако специалисты пока не смогли дать ответ на вопрос, для чего им нужно проникать именно в ядро, а не просто в клетку. Возможно, патоген таким образом «обманывает» клеточный иммунитет, пояснил Олег Батищев.
— Некоторые белки коронавируса призваны подавлять внутриклеточный (врожденный) иммунитет, замедляя, например, производство интерферона, — подчеркнул ученый. — Понятно, что те мутации вирусных белков, которые позволяют сильнее нарушить нормальную работу механизмов защиты от чужеродных молекул, будут способствовать более быстрому распространению вируса. Сейчас мы столкнулись как раз с вариантом такой эффективной мутации.
Гибкий шип
Также ученые нашли изменения в S-белках (белки «шипа», находящиеся на поверхности вирусных частиц, с помощью которых они связываются с клетками человека. — «Известия») патогенов семейств SARS и MERS. В их геномах были обнаружены вставки, которых нет у других коронавирусов. Они расположены в тех участках белков, которые отвечают за распознавание рецепторов человека и за слияние мембран патогена и клетки после взаимодействия с рецептором.
«Эти вставки могут позволить «шипу» быть более податливым при связывании с рецептором», — говорится в статье. У нового уханьского коронавируса эти участки обладают самой большой «гибкостью», что позволяет ему эффективнее переходить от хозяина к хозяину. Поэтому он, в отличие от MERS, смог получить широкое распространение в человеческой популяции.
Полученные данные о геномных особенностях летальных вирусов крайне важны для эпидемиологов, рассказала «Известиям» старший научный сотрудник Института Х-Bio ТюмГУ Мария Орлова. И не только для создания лекарств.
— Исследование очень интересно, поскольку лучшее понимание механизмов вирусной патогенности и зоонозной передачи имеет решающее значение для прогнозирования и предотвращения будущих вспышек инфекции, — отметила эксперт.
Специалисты уверены, что исследования в данном направлении необходимо продолжать, чтобы выяснить механизм взаимодействия вирусов с клетками более детально.
Также ученым предстоит выяснить, почему не только различные семейства коронавирусов отличаются так сильно, но и почему один патоген может вызывать болезнь разной силы тяжести. К примеру, SARS-CoV-2 вызывает COVID-19 — заболевание, которое по-разному протекает у пациентов. У одних штамм вызывает лишь легкую простуду, а другие умирают от тяжелых форм пневмонии.
Ранее ученые из Института инфекционных заболеваний при Имперском колледже Лондона выдвинули версию о том, что большое значение имеет вирусная нагрузка. Чем больше патогена в организме, тем более тяжелую форму может принять заболевание. Однако пока это всего лишь одно из многочисленных предположений. Точных данных о том, как вирус поведет себя в организме конкретного пациента, по-прежнему нет. Достоверно известны лишь группы риска, у которых заболевание может принять более тяжелую форму.
