Почему COVID-19 заражает одних животных, но не других: ответ в 3-D моделировании белка

Некоторые животные более восприимчивы к COVID-19, чем другие. Новое исследование предполагает, что это может быть связано с уникальными структурными особенностями белка на поверхности клеток животных. К такому выводу пришли Жуан Родригес из Стэнфордского университета (Калифорния) и его коллеги, опубликовавшие работу в открытом журнале PLOS Computational Biology.

Считается, что пандемия началась, когда вирус SARS-CoV-2 перешел от летучих мышей или панголинов к людям. Некоторые другие животные, например, крупный рогатый скот и кошки, также восприимчивы к COVID-19, в то время как свиньи и куры — нет. В одном зоопарке даже сообщали о заражении тигров. Однако причина такой избирательности была неясна.

Чтобы найти ответ, исследователи изучили первый этап заражения, когда S-белок ("шип") SARS-CoV-2 связывается с рецепторным белком ACE2 на поверхности клетки животного. Они использовали компьютерное моделирование для создания 3-D структур белков и анализа взаимодействия S-белка с рецепторами ACE2 разных животных — подобно проверке, какие "замки" подходят к определенному "ключу".

Моделирование показало, что "замки" ACE2 некоторых животных лучше подходят к вирусному "ключу", и именно эти животные (включая человека) восприимчивы к инфекции. Несмотря на приблизительный характер, симуляции выявили определенные структурные особенности, уникальные для рецепторов ACE2 восприимчивых видов. Анализ предполагает, что другие виды невосприимчивы, потому что их рецепторы ACE2 лишены этих особенностей, что приводит к более слабому взаимодействию с S-белком.

Эти результаты могут помочь в разработке противовирусных стратегий, использующих искусственные "замки" для улавливания вируса и предотвращения его связывания с человеческими рецепторами. Они также могут улучшить модели для мониторинга животных-хозяев, от которых вирус потенциально может перейти к людям, что в конечном итоге поможет предотвратить будущие вспышки.

"Благодаря открытым данным, препринтам и свободно доступному академическому программному обеспечению, мы прошли путь от вопроса "могут ли тигры заразиться COVID-19?" до создания 3-D моделей белковых структур, предлагающих возможное объяснение этому, всего за несколько недель", — говорит Жуан Родригес.

Его команда планирует продолжить совершенствование вычислительных инструментов, использованных в этом исследовании.