Эти «тихие» мутации могут дать коронавирусу Covid-19 эволюционное преимущество

Очевидно, что SARS-CoV-2, вирус, ответственный за Covid-19, благополучно существовал у летучих мышей и других популяций диких животных, прежде чем он перешел на людей.

Но стабильность вируса у летучих мышей и других популяций диких животных – результат так называемых «тихих мутаций» – также потенциально может помочь объяснить его вирулентность, создав основу для нынешней глобальной пандемии.

Исследователи Duke теперь обнаружили набор этих скрытых мутаций среди 30 000 пар оснований генетического кода вируса, которые позволили ему реплицироваться так эффективно, когда он проник в организм человека. Эти мутации в конечном итоге связаны с тем, как вирусу удалось «сложить» свои молекулы РНК внутри клеток человека.

«Сворачивание РНК» – это сложный процесс перехода РНК из развернутого неупорядоченного состояния в ее идеальную рабочую или функциональную форму, то есть в сложенное состояние. Сворачивание РНК важно, потому что для того, чтобы проявлять свои специфические функции в клетках, он должен складываться в определенные трехмерные структуры. Поскольку одна цепь РНК может сворачиваться сама по себе, образуя пары оснований, это приводит к большей функциональной способности по сравнению с ДНК. Однако в то же время становится сложнее «спроектировать» из-за большей сложности.

Для учиться, исследователи полагались на статистический алгоритм, который они разработали, чтобы определить такие адаптивные мутации, которые развиваются в геноме SARS-CoV-2 у людей, но не наблюдаются в близкородственных коронавирусах, обнаруженных у летучих мышей и ящеров.

«Мы пытаемся выяснить, что сделало этот вирус таким уникальным», – сказал ведущий автор. Алехандро Беррио, в пресс-релиз.

Предыдущие исследования выявили так называемые «отпечатки пальцев» позитивного (дарвиновского) отбора в гене, который кодирует «шиповые» белки, покрывающие поверхность коронавируса, которые, как теперь известно, играют ключевую роль в способности SARS-CoV-2 заражать новые клетки. Белок-спайк позволяет вирусу прикрепляться и инфицировать клетку-хозяина, присоединяясь к рецептору ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2).

Новое исследование также выявило мутации, которые изменили белки-шипы, что означает, что вирусные штаммы, несущие эти мутации, также с большей вероятностью будут процветать. Но исследователи также выделили двух новых кандидатов на мутации, которые еще предстоит идентифицировать, поскольку генетическая последовательность SARS-CoV-2 был впервые опубликован. (12 января 2020 г.)

Исследователи обнаружили, что молчащие мутации в двух других областях генома SARS-CoV-2 –Nsp4 и Nsp16– похоже, обеспечили вирусу биологическое преимущество перед предыдущими штаммами, но без изменения структуры кодируемых ими белков.

Вместо того, чтобы влиять на сами белки, эти мутации, скорее всего, повлияли на то, как генетический материал SARS-CoV-2, состоящий из РНК, складывается в различные трехмерные формы и функции внутри клеток человека.

Исследователи полагают, что мутации в сворачивании РНК могли потенциально позволить вирусу быстро и бессимптомно распространяться до обнаружения, в отличие от вспышки атипичной пневмонии в 2002-2003 годах. Авторы также предполагают, что результаты их исследования могут также привести к новым молекулярным мишеням для лечения или профилактики COVID-19.

«Nsp4 и Nsp16 – одни из первых молекул РНК, которые образуются, когда вирус заражает нового человека», – сказал Беррио. «Спайк-белок проявляется только позже. Так что они могут стать лучшей терапевтической мишенью, потому что появляются раньше в жизненном цикле вируса».

Подразумевается также, что путем выявления конкретных генетических изменений, которые позволили SARS-CoV-2 выживать и воспроизводиться в организме человека-хозяина, мы будем лучше подготовлены для прогнозирования и реагирования на будущие вспышки, когда такие вирусы переходят к людям – потенциально до того, как они произойдут.

«Вирусы постоянно видоизменяются и развиваются», – сказал Беррио. «Так что вполне возможно, что появится новый штамм коронавируса, способный заражать других животных, который также может распространяться среди людей, как SARS-CoV-2. Нам нужно будет распознать его и приложить усилия, чтобы сдерживать это раньше “.

.

Leave a Comment