Трудно представить время, когда слово «коронавирус» не было нарицательным. Но долгое время этому семейству вирусов уделялось очень мало внимания. Считается повсеместно распространенным среди животные и виды птиц, первый коронавирус, заразивший и вызвавший заболевание у людей был выделен и идентифицирован только в 1960-х годах.
Семь человеческих коронавирусов были идентифицированы с того времени.
Большинство из них вызывают лишь относительно незначительные проблемы со здоровьем: простуду и сезонные респираторные инфекции, которые возникают каждый год. Но вспышка 2003 г. в Китае и других частях Азии Острое респираторное заболевание (SARS), вызванный SARS-CoV (теперь переименованный в SARS-CoV-1), вывел вирус на глобальную арену. Коронавирусы приобрели еще большую известность, когда в 2012 г. Ближневосточный респираторный синдром (MERS) были выявлены в Саудовской Аравии.
Обе вспышки были относительно локализованы. Неудивительно, что беспокойство по поводу коронавирусных заболеваний в значительной степени ушло из сознания простых людей. То же самое верно и для вирусологов, которые сосредоточили свое время и средства на более острых вирусах. Затем в конце 2019 года появился SARS-CoV-2, возбудитель COVID-19.
К счастью, некоторые исследователи сохранили интерес к коронавирусам. Ведь вирусы могут мутировать и появляться вновь, вызывая новые вспышки. Одна такая группа, в том числе и мы, работает в Западно-Капском университете в Южной Африке. Наша лаборатория, среди прочего, изучала некоторые структурные белки, которые являются строительными блоками коронавирусов. Эти белки, называемые спайками, нуклеокапсидными, мембранными и оболочечными белками, играют разные роли, но имеют важное значение для того, как коронавирусы размножаются, распространяются и вызывают заболевания.
В нашем самая последняя статья, мы изучили, что, возможно, отличает человеческие коронавирусы, вызывающие SARS, MERS и COVID-19, от других человеческих коронавирусов, вызывающих более легкие заболевания, такие как сезонные простуды. Мы утверждаем, что ответ заключается в белке оболочки.
Пролить свет на белок Е
Белок оболочки, возможно, является наиболее загадочным и наименее изученным в наборе коронавирусов из-за его небольшого размера и сложности его изучения в лабораторных условиях. В мае 2019 года двое из нас опубликовали обзорный документ о том, что было известно о белке оболочки в то время.
Статья набрала почти 2000 ссылок, большинство из которых были сделаны после вспышки COVID-19, что свидетельствует не столько о нашей дальновидности, сколько о критической и ранее недооцененной роли, которую белок оболочки играет в человеческих коронавирусах.
Еще до вспышки COVID-19, основываясь на том, что мы узнали из вспышек SARS и MERS, мы были убеждены, что этот белок — когда-то списанный как «второстепенный компонент” вируса – был ключом к развитию болезни. Он имеет решающее значение, например, в окончательной сборке вируса, формировании оболочки или оболочки, которая покрывает его, когда все его составляющие компоненты объединяются.
Он также играет роль в почковании вируса, когда он выходит из клетки-хозяина; и в процессе, известном как патогенез, или развитие и прогрессирование инфекции.
И это может содержать ключ к разгадке строгость или же относительная мягкость болезни.
Наш непрерывный исследовательская работа начинает предполагать, что структура белка оболочки может определять тяжесть заболевания коронавирусом или разницу между заложенным носом, с одной стороны, и коллапсом легких, с другой.
Жало в «хвосте» белка
Это привело нас к нашему самая последняя статья. Мы сотрудничали с экспертом по структурной биоинформатике Рубеном Клоете из Южноафриканский национальный институт биоинформатики в Университете Западного Кейпа для разработки полноразмерных 3D-моделей белков оболочки пяти коронавирусов человека: SARS-CoV-1 и -2, а также MERS-CoV (отвечающего за тяжелые формы SARS, COVID-19 и MERS). заболевания); и HCoV-229E и HCoV-NL63, ответственные за более легкие заболевания. Для этой работы мы полагались на программу моделирования, известную как МОДЕЛЕРчто позволяет нам более подробно изучить белки.
Затем мы использовали веб-сервер HADDOCK2.4, имитировать как оболочечный белок взаимодействует с человеческим белком PALS-1 — уже показано, что это взаимодействие имеет решающее значение для SARS-CoV-1. Каждый из белков оболочки мог связываться с белком PALS-1, но коронавирусы, вызывающие SARS, MERS и COVID-19, по-видимому, более стабильно связывались с PALS-1.
Мы полагаем, что ответы могут заключаться в конформации или форме так называемого PDZ-связывающего мотива, или PBM, который находится на конце оболочечного белка. Этот PBM – по существу отличительная последовательность белка – действует как единственный в своем роде ключ к очень специфическому замку (известному как домен PDZ) на белке клетки-хозяина. Этот «ключ» позволяет вирусному белку взаимодействовать с белком хозяина, усугубляя болезнь.
Мы обнаружили, что более гибкая, расширенная спираль PBM коронавирусов, стоящих за вирусами SARS, MERS и COVID-19, вполне может быть тем, что отличает их от более жесткой PBM коронавирусов, вызывающих более легкие заболевания.
Внутренние работы
Еще слишком рано делать окончательные выводы, так как эти выводы должны быть подтверждены дополнительными исследованиями – в лаборатории и на живых организмах.
Но это проливает некоторый свет на внутреннюю работу этих коронавирусов и все еще загадочного белка оболочки. Таким образом, это может открыть возможности для разработки жизненно важных методов лечения и вакцин.
Девальд Шуманкандидат биологических наук, молекулярная биология и вирусология, Западно-Капский университет
Бертрам С. Филдингдекан факультета естественных наук и профессор Западно-Капского университета
Рубен Клоетепреподаватель биоинформатики, Западно-Капский университет
