Ученые выяснили, как мутирует коронавирус

Коронавирус. Иллюстративное фото. Фото: Shutterstock

Новое исследование Университета Небраски в Линкольне показало, что мутации в вирусе SARS-CoV-2, вызывающем Covid-19, наблюдаются в семействе вирусов, по крайней мере, в близком родственнике самых опасных для людей коронавирусов, передает Postimees.

Сравнив раннюю эволюцию SARS-CoV-2 с его ближайшими родственниками, бета-коронавирусами, команда из Небраски обнаружила, что мутации SARS-CoV-2 генетически присутствуют практически в одних и тех же местах.

По словам исследователей, мутационные сходства между SARS-CoV-2 и его предшественниками, включая заражающий человека SARS-CoV-1 и MERS-CoV, могут помочь предсказать, как будет развиваться вирус, вызывающий Covid, пишет Medical Xpress.

«Проблема с наблюдением только за одним вирусом заключается в том, что вы не можете увидеть всю картину. Взглянув на общую картину, мы можем прогнозировать природу мутаций SARS-CoV-2», — сказала Кэтрин ЛаТурретт, аспирант программы Advanced Biosystems Университета Небраски.

«В воздухе витают вопросы: эффективны ли вакцины в долгосрочной перспективе? Какие штаммы начинают от них уклоняться? Нужна ли нам повторный укол? Могут ли вакцинированные заразиться повторно?»

Семейство вирусов шагает синхронно

Генетический код вируса определяет его способность инфицировать клетки и создавать все новые и новые копии самого себя. Код состоит из основных соединений или нуклеотидов с мутациями, которые происходят везде, где эти нуклеотиды соединяются, разъединяются или меняются. Многие мутации имеют незначительный эффект или не имеют никакого эффекта, точно так же, как сложный пароль может выйти из строя, если изменить только один символ.

Однако, если есть достаточно возможностей, вирус в конечном итоге подвергнется мутации или мутациям, которые изменят его структурные соединения, аминокислотный состав, который помогает ему лучше проникать и размножаться в клетках — преимущества перед другими штаммами. В некоторых случаях новый штамм может также лучше избегать иммунитета, создаваемого вакцинами, что может потребовать разработки новых вакцин.

ЛаТурретт и ученый Эрнан Гарсиа-Руис участвовали в сравнении моделей мутаций вирусов, вторгшихся в растения во время вспышки пандемии SARS-CoV-2. Для этого исследователи проанализировали секвенированные сегменты ДНК в параллельных местах вирусных геномов. Они специально искали одноточечные мутации: сегменты, в которых был изменен только один нуклеотид. Целью этого прецизионного исследования было выяснить, следуют ли похожие вирусы определенному паттерну мутаций.

«Во многих случаях у ученых есть конкретный растительный вирус, который они изучают. Они знают это очень хорошо. Но наш вопрос был —  что делает семейство вирусов? Мы знаем, что вариация не случайна. Она накапливается в определенных областях генома, и эти области (иногда) одинаковы для всего семейства. Это, как правило, области, которые важны для таких вещей, как адаптация к хозяину — в основном области, которые необходимо постоянно менять, чтобы разиваться вместе с хозяином. Поэтому, когда появился Covid-19, мы подумали, что можем загрузить последовательности семейства вирусов и посмотреть, где происходит изменение», — сказал ЛаТурретт.

При этом ЛаТурретт и ее коллеги обнаружили, что так называемый пиковый белок, который является ключевым для проникновения в клетки хозяина путем связывания с рецепторами, находящимися на поверхности клетки, быстро мутирует во всех известных бета-коронавирусах, включая SARS-CoV-2.

Прошлое показывает будущее

Пятьдесят процентов вирусных мутаций произошли в пиковом белке, хотя только 17 процентов генов связаны с этой областью в геноме. Эти мутации происходят в тех же областях генома и даже в тех же пиковых белковых субъединицах, которые были обнаружены во всех других бета-коронавирусах на сегодняшний день.

Не имело значения, какую разновидность вируса рассматривали ученые — ключевым моментом был пиковый белок.

Команда пришла к выводу, как и другие вирусологи, что, хотя аминокислоты пикового белка SARS-CoV-2 объединяются в соответствии с общей структурой, в этой архитектуре есть место для смещения. По словам ЛаТурретт, это плохая новость, учитывая, что структурная гибкость, вероятно, приведет к небольшим функциональным изменениям.

«У людей рецепторы клеток могут немного отличаться. Таким образом у вас должен быть рецептор (пикового белка), который принимает эти небольшие сдвиги. Если бы вирус не мог измениться, то, возможно, он бы не мог заразить всех. Но по части гибкости этот вирус намного лучше», — сказала ЛаТурретт.

Она констатировала, что в принципе кодирующая область пикового белка вирусного генома очень изменчива.

Эти особенности по-прежнему делают SARS-CoV-2 врагом, за которым необходимо бдительно следить в ближайшем будущем, сказала ЛаТурретт. Однако знание его сильных сторон и того факта, что история эволюции других бета-коронавирусов может быть предпросмотром будущего, должно облегчить вирусологам разработку стратегий.

Может случиться так, что производителям вакцин, возможно, придется учитывать эти изменения по мере развития SARS-CoV-2, но знание моделей мутаций в бета-коронавирусах может помочь исследователям предсказать, какие белковые домены с наибольшей вероятностью будут мутировать. По словам ЛаТурретт, это может значительно упростить попадание в движущуюся цель.

«Если вы, бросая дротики, закроете глаза, то дротик может улететь куда угодно. Но, рассматривая другие виды (бета-коронавирус), у вас появляется представление, где он может приземлиться. Вы попали в цель», — сказала ученый.

Исследование было опубликовано в научном журнале Journal of Virology.