Почему мы не вырабатываем иммунитет к простуде? Раскрыта сильная сторона коронавирусов
Сезон простуд возвращается, и люди вновь задаются вопросом: почему мы заражаемся одним и тем же вирусом год за годом и не вырабатываем иммунитет? Профессор Пьер Тальбо из INRS давно изучает невероятную изменчивость коронавирусов, которые вызывают не только простуду, но и другие инфекции, включая неврологические заболевания.
Вместе с научным сотрудником Марком Дефоржем профессор Тальбо участвовал в исследовании, недавно опубликованном в Nature Communications. Оно посвящено тому, как коронавирусы адаптируются и эволюционируют, становясь всё эффективнее в заражении хозяев, не поддаваясь иммунной системе.
Способность коронавирусов адаптироваться к новым условиям, по-видимому, частично обусловлена шипами (спайками) на поверхности вируса, а точнее — небольшой стратегической частью белков, формирующих эти шипы.
Шипы состоят из S-белков (spike). Конкретная часть шипа, называемая RBD (receptor binding domain, домен связывания с рецептором), инициирует взаимодействие между клеткой и вирусом и необходима для заражения. Однако именно RBD являются мишенью для антител, которые нейтрализуют вирус.
Таким образом, коронавирусы сталкиваются с эволюционной проблемой: чтобы заразить клетку, RBD должен быть открыт для связывания, но чтобы избежать антител — скрыт.
Механизм выживания: изменчивость и маскировка
В ответ вирус развил механизм выживания. RBD состоит из трёх частей (петель), которые сильно различаются у разных штаммов. Благодаря этой вариативности антитела не могут распознать новые штаммы, в то время как RBD сохраняют — и даже улучшают — своё сродство к клетке-мишени. Кроме того, RBD могут чередовать видимое и скрытое состояние.
Исследование на примере HCoV-229E
Группа исследователей под руководством профессора Тальбо изучила альфакоронавирус HCoV-229E, а именно взаимодействие его RBD с белком клетки-хозяина APN (аминопептидазой N), за который цепляется RBD. Учёные кристаллизовали мультибелковый комплекс и проанализировали структуры обоих белков.
При близком рассмотрении структуры RBD были идентифицированы три длинные петли, которые связываются с APN. Анализ вирусов за последние 50 лет показал, что изменяются практически только эти петли от штамма к штамму.
Результаты: эволюция в сторону большей заразности
Эксперименты продемонстрировали, что изменения в петлях модулируют аффинность (сродство) RBD к APN. Варианты с наибольшей аффинностью с большей вероятностью лучше заражают клетки-хозяева, что способствует их распространению. За годы появилось шесть различных классов HCoV-229E, и каждый последующий имел большую аффинность RBD-APN, чем предыдущий.
Это открытие углубляет понимание эволюции коронавирусов и может привести к аналогичным анализам других вирусов этого семейства. RBD представляется важной особенностью, которую необходимо отслеживать при наблюдении за адаптивной эволюцией этих вирусов и оценке их способности к заражению.