Механизм проникновения SARS-CoV-2 в клетки человека

Понимание биологии вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, остается неполным. Исследователи Кисанг Лим и Ричард Вонг из Университета Канадзавы с коллегами в реальном времени показали, как вирус проникает в человеческие клетки.

Вирус окружен шиповидными (spike) белками, образующими корону на его поверхности. Эти белки играют ключевую роль в проникновении вируса в клетки. Команда использовала высокоскоростную атомно-силовую микроскопию (HS-AFM), чтобы зафиксировать динамические изменения в структуре spike-белков при связывании с клетками.

Spike-белки состоят из двух основных компонентов:

• Глобулярная головка — содержит домен для распознавания клетки-хозяина.
• Стебель — способен к слиянию с мембраной клетки и облегчает проникновение.

Исследование показало, что стебель обладает высокой гибкостью и может удлиняться или сокращаться. Головка способна менять конформацию, что приводит к исчезновению домена распознавания.

Spike-белки связываются с клетками, на поверхности которых присутствует молекула ACE2 (ангиотензин-превращающий фермент 2). С помощью HS‑AFM визуализировали это взаимодействие: белки прикреплялись к ACE2 с экспонированным доменом распознавания, а их эластичная природа обеспечивала более плавное взаимодействие.

Далее изучали динамику spike-белков на малых внеклеточных везикулах (sEV) — мембранных пузырьках, выделяемых клетками. Анализ показал:

• Стебель spike-белка сам по себе способен нарушать мембрану sEV, что указывает на его способность к слиянию.
• Стабильное связывание полного spike-белка наблюдалось только с sEV, выделенными из клеток, содержащих ACE2. Это подтвердило ключевую роль ACE2 в опосредовании вирусного проникновения.

Выводы и перспективы: HS-AFM оказался эффективным инструментом для детального изучения механизмов проникновения SARS‑CoV-2. Как пояснил старший автор исследования д-р Ричард Вонг, эта работа создает платформу для визуализации в реальном времени того, как различные ингибиторы входа, нейтрализующие антитела и sEV-ловушки блокируют вирусное проникновение. Потенциальными стратегиями борьбы с вирусом могут стать блокада связывания spike-белка с ACE2 или ингибирование разрушения мембраны, вызываемого стеблем белка.