„Štyria králi“ mutantného kmeňa COVID-19

Globálna pandémia epidémie novej koruny spôsobila obrovské straty a dopady na globálny ekonomický rast, kultúrne výmeny a každodenný život ľudí na celom svete. Doposiaľ sa rozvoju globálnej epidémie podarilo účinne predchádzať a kontrolovať ju. Avšak, s mutáciouCOVID-19V niektorých krajinách sa objavili mutované kmene, ktoré sa šíria rýchlejšie. Medzi nimi nové varianty koronavírusov, ktoré sa vyskytli v Spojenom kráľovstve, Južnej Afrike, Brazílii, Indii atď., možno opísať ako „štyroch kráľov“ mutantných kmeňov.

• Alfa sa objavila v Anglicku v septembri 2020 a spôsobila prudký nárast zimných prípadov, čím sa Spojené kráľovstvo v januári vrátilo do karantény. Ostatné krajiny sú tesne pozadu, najmä v Európe. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie sa stal dominantným kmeňom v Spojených štátoch začiatkom apríla a k 25. máju tento kmeň hlásilo najmenej 149 krajín.
• Beta sa objavila v Juhoafrickej republike v auguste 2020, čo viedlo k návratu prípadov Covid-19, ktoré zasiahli južnú Afriku. K 25. máju túto situáciu hlásilo najmenej 102 krajín.
• Gama bola prvýkrát objavená v amazonskom meste Manaus v decembri 2020, čo spôsobilo prudký nárast prípadov, zaťažovalo brazílsky zdravotný systém a spôsobilo nedostatok kyslíka. K 25. máju túto situáciu hlásilo najmenej 59 krajín.
• Delta bola prvýkrát objavená v Indii v októbri 2020 a koncom mája bol vírus nájdený v najmenej 54 krajinách. British Emergency Science Advisory Group 13. mája uviedla, že jej prenosová rýchlosť môže byť o 50 % vyššia ako rýchlosť alfa variantu.

2019-nCoV patrí do beta rodu koronavírusov. Ide o jednovláknový pozitívny vláknový RNA vírus s obalom. Častice sú okrúhle alebo eliptické a majú priemer 60-140 nm. Má 5 základných génov, ktoré kódujú 4 štruktúrne proteínyNukleokapsidový proteín (N),Obal proteín (E),Membrána proteín (M) aSšťukaGlykoproteín (S) aHemaglutinín-esterasedimér (RdRp). TheNukleokapsidový proteín (N) obalí RNA genóm, aby vytvoril stabilný nukleokapsid. Nukleokapsid je na ochranu obklopený vírusovým obalom (E). Vo vírusovom obale súMembrána proteín (M) aSšťukaGlykoproteín (S) Rovnaký proteín. Medzi nimi nový koronavírus využíva povrchový spike proteín na naviazanie sa na bunkové receptory a potom na inváziu buniek. Spike glykoproteín je tiež dôležitou štruktúrou pre imunitný systém, aby rozpoznal vírusy a neutralizoval ich protilátkami. Tieto štyri nové koronavírusové mutantné kmene sú práve kvôli mutáciám v niektorých kľúčových miestach Spike Glykoproteínu (S), čo vedie k významným zmenám v afinite mutantných kmeňov k bunkovým receptorom alebo k neutralizačným protilátkam. To ďalej viedlo k tomu, že tieto štyri mutantné kmene sa stali hlavnými kmeňmi, ktoré v súčasnosti cirkulujú.

Hlavné charakteristiky alfa a beta mutantných proteínov S sú nasledovné:

Tím vedený profesorom Chen Bingom z Harvardskej lekárskej fakulty a Bostonskej detskej nemocnice nedávno publikoval sériu výsledkov výskumu v špičkovom akademickom časopise „Science“, ktorý ukazuje, že bol prvýkrát objavený v alfa variante. Aminokyselinové zmeny A570D a S982A pomáhajú triméru spike proteínu udržať svoju receptorovú väzbovú doménu v polohe, kde sa viaže na receptor. Súčasne N501Y zvyšuje väzbovú afinitu receptor viažucej domény k ACE2 receptoru. Výskumníci špekulujú, že tieto zmeny môžu umožniť alfa variantom infikovať typy buniek, ktoré majú menej ACE2 receptorov.

Výsledky výskumu tímu tiež ukazujú, že vo víruse Beta si proteín S do značnej miery zachováva štruktúru triméru G614 a má takmer rovnakú biochemickú stabilitu. N501Y, K417N a E484K v RBD nespôsobili veľké štrukturálne zmeny, ale strata soľných mostíkov medzi K417 a ACE2 Asp30 a Glu484 a ACE2 Lys31 zmiernila zvýšenie afinity k receptoru udelené N501Y. K417N a E484K môžu spôsobiť stratu väzby a neutralizáciu protilátok zacielených na epitop RBD-2. Sprievodné mutácie v NTD pretvárajú povrch antigénu a výrazne znižujú účinnosť neutralizačných protilátok proti epitopu NTD-1. Beta varianty sa pravdepodobne vyberú pod určitým stupňom imunitného tlaku

Hlavné vlastnosti proteínu Gamma mutant S:

V štúdii publikovanej v časopise Science 14. apríla 2021 medzinárodný tím výskumníkov vykonal súvisiaci výskum a analýzu nových variantov koronavírusov Gamma (P.1), ktoré sa objavili v Brazílii. Výsledky ukazujú, že vírus Gamma (P.1) má 17 jedinečných zmien aminokyselín, z ktorých 10 je prítomných v spike proteíne, vrátane troch najznepokojujúcejších variantov: N501Y, E484K a K417T. N501Y a K417T interagujú s ľudským enzýmom konvertujúcim angiotenzín 2 (ACE2), zatiaľ čo E484K sa nachádza v oblasti slučky mimo ľudského rozhrania ACE2. Stojí za zmienku, že tieto tri varianty existujú aj v juhoafrickom variante (Beta, B.1.351), ktorému sa venuje veľká pozornosť, a N501Y je prítomný v britskom variante (Alpha, B.1.1.7). Pretože sa zdá, že spôsobujú, že variant vírusu sa v niektorých prípadoch pevnejšie viaže na ľudské bunky, aby pomohli vyhnúť sa protilátkam.

Hlavné vlastnosti proteínu Delta mutant S:

Článok publikovaný na platforme bioRxiv 17. júna 2021 určil, že mutácia P681R je vysoko konzervovaná v delta (B.1.617) línii prostredníctvom štúdie delta (B.1.617) variantov. Prostredníctvom hĺbkového výskumu sa zistilo, že mutácia P681R podporuje furínom sprostredkované štiepenie spike proteínu a urýchľuje fúziu buniek a buniek. A podporiť mutáciu P681, aby sa zvýšila schopnosť vírusu uniknúť neutralizujúcim protilátkam.

Podľa epidemiologických a etiologických charakteristík „štyroch kráľov“ zCOVID-19 mutantného kmeňa, je možné vidieť, že lokálna epidémia epidémie bude normálnym stavom globálnej epidémie. Aktívna reakcia na medzinárodnú politiku prevencie epidémií a hľadanie širokospektrálnej a účinnej novej korunnej vakcíny sa stane našou silnou zbraňou proti epidémii.

(Zdroj údajov: WHO)