Шаг от коронавируса летучих мышей к форме, патологической для человека SARS-CoV-2, не так велик, как считали до сих пор. Ведь замены аминокислоты в спаечном протеине вируса достаточно, чтобы вирус летучих мышей RaTG13 начал заражать человеческие клетки — доказывают лабораторные исследования. Успокаивает то, что мРНК-вакцина действует против мутированного вируса летучей мыши, выяснили ученые.
Коронавирус от какого-то животного развился в пандемический патоген SARS-CoV-2? До сих пор нет единого ответа на этот вопрос. Штамм RaTG13, который изолировали из китайской летучей мыши в Юньнане и вырастили в вирусной лаборатории Уханя, на 96% генетически совпадает с SARS-CoV-2. Но эта форма не может привязываться к рецепторов ACE2 человеческих клеток. В отличие от коронавирусов, изолированных из двух панголиноподобных и трех других летучих мышей из Лаоса. Последние не только привязываются к человеческим клеткам - они больше похожи на SARS-CoV-2, чем RaTG13, особенно на области связывания с рецепторами вирусного спаечного белка. Три коронавируса из Лаоса, которые назвали BANAL, сейчас считают ближайшими родственниками пандемического патогена.
Однако в чем состоят определяющие различия между RaTG13, тремя вирусами из Лаоса и SARS-CoV-2? Чтобы лучше это понять, Фабиан Цех (Fabian Zech) из Ульмского университета и его коллеги ближе присмотрелись к аминокислоте на позиции 403 в спаечном протеине вируса. "Предыдущие симуляции уже продемонстрировали, что R403 играет определяющую роль во взаимодействии участков связывания SARS-CoV-2 и рецепторов ACE2”, - пояснили ученые.
Пандемический патоген SARS-CoV-2, как и его предшественник SARS-CoV, на 403 позиции содержит положительно заряженную аминокислоту — аргинин (R) и лизин (К) соответственно. Форма этих белковых элементов и их положительный заряд позволяют им тесно взаимодействовать с глутаминовой кислотой в человеческом рецепторе ACE2 — его отрицательный заряд упрощает связь.
Иначе все происходит у RaTG13: в нем на месте положительно заряженной аминокислоты расположен треонин (Т), имеет нейтральную боковую цепь.
Но что произойдет, если в RaTG13 заменить аминокислоту треонин на аргинин? Чтобы это выяснить, команда разработала псевдовирус со спаечным протеином RaTG13 и другой — с T403R мутацией. Для сравнения ученые также создали псевдовирус SARS-CoV-2 с противоположными мутациями. Оба типа вируса в конце концов передали культурам человеческих клеток.
Результат оказался неожиданным: при нормальных условиях RaTG13 не привязывался к человеческим клеткам, но псевдовирус с мутацией T403R — вполне. “Умышленное превращение аминокислоты в спаечном протеине RaTG13, точнее на 403 позиции, дает возможность коронавирусу летучей мыши привязываться к тем же рецепторам, что и SARS-CoV-2, — к человеческим ACE2 рецепторам”, — сказал ведущий автор Франк Кирхгоф (Frank Kirchhoff) из Ульмского университета.
В отличие от до сих пор принятого взгляда, уже этой мутации хватило, чтобы RaTG13 сделать инфекционным для человеческих клеток. Как и SARS-CoV-2, мутировавший вирус от летучей мыши также приводил к слиянию зараженных клеток. "Сильный эффект от мутации T403R у RaTG13-неожиданность, ведь у RaTG13 отсутствуют пять из шести составляющих белка, которые у SARS-CoV-2 считают определяющим для привязывания к человеческим рецепторам ACE2”, — написала команда. Это доказывает, что положительно заряженная аминокислота на позиции 403 имеет особенно большое значение.
Утверждение удалось подтвердить в результате обратного эксперимента: псевдовирус SARS-CoV-2 с треонином вместо аргинина продемонстрировал пониженный уровень заразности, выяснили Цех и его коллеги. Хотя пандемический патоген хорошо приспособлен к нашим клеткам во всех других аспектах, этой мутации оказалось достаточно, чтобы снизить его способность привязываться к ним.
Так команда ученых смогла определить, что стало решающим для видового перехода, который совершил коронавирус. "В целом наши результаты показывают, что положительная аминокислота на позиции 403 в спаечном протеине — это предпосылка для эффективного зоонозного перехода и пандемического распространения SARS-CoV-2”, — написали Цех и его коллеги.
В то же время результаты доказывают также, что в животном мире и особенно среди летучих мышей может быть еще много коронавирусов, наделенных этим определяющим признаком. Летучие мыши из Лаоса и от панголиноподобных по своей природе уже имеют положительно заряженную аминокислоту на позиции 403.
Радует то, что в дополнительных тестах оказалось: антитела из сыворотки крови вакцинированных и выздоровевших людей были эффективными против искусственно выведенного мутированного штамма RaTG13.
Несмотря на многочисленные генетические различия, актуальна вакцинация против коронавирус может защитить от родственных коронавирусов будущих зоонозов. “Вакцинация против Covid-19 может помочь предотвратить будущие переходы вирусных патогенов на человека”, — пояснили исследователи.