Šta je spajk protein virusa korona koji naučnicima od početka pandemije "zagorčava" život?

Jedna od ključnih bioloških karakteristika virusa korona, kao i nekoliko drugih, jeste prisustvo klasova proteina koji omogućavaju virusima da prodiru u ćelije domaćina i izazovu infekciju.

Od čega je uopšte SARS-CoV-2 sastavljen?

Koronavirusi, poput Bliskoistočnog respiratornog sindroma (MERS) koji je do kraja 2019. godine zarazio skoro 2.500 osoba, kao i novog teškog akutnog respiratornog sindroma SARS-CoV-2, su sferični virusi koji obično se obično mere veličinom od 80 do 120 nanometara.

RNK genom koronavirusa koji je sa srednjom dužinom od 29 kilo baza (merna jedinica dužine DNK) najduži među svim RNK virusima, sastoji se od šest do deset otvorenih okvira za čitanje (ORF) koji su odgovorni za kodiranje i replikažu, ali i strukturne proteine za virus.

Svaka od komponenti virusnog genoma upakovana je u spiralni nukleokapsid koji je okružen sa dva sloja lipida.

Virusni omotač virusa obično se sastoji od tri proteina koji uključuju membranski protein (M), protein omotača (E) i protein klasova (S).

Koja je funkcija spajk proteina?

Pixabay.com

S protein je visoko glikozilirani i veliki transmembranski fuzioni protein tipa I koji se stoji od 1.160 do 1.400 aminokiselina u zavisnosti od vrste virusa.

U poređenju sa M i E proteinima koji su prvenstveno uključeni u sakupljanje virusa, S (spajk) protein igra presudnu ulogu u prodiranju u ćelije domaćina i pokretanju infekcije.

Potrebno je prisustvo S proteina na koronu i upravo je to ono što dovodi do izbočina u obliku klasova koji se nalaze njegovoj ovoj površini.

S proteini koronavirusa mogu se podeliti u dve važne funkcionalne jedinice, koje uključuju N-terminalnu S1 podjedinicu i C-terminalnu S2 podjedinicu, koja čini stabljiku proteina i koja je direktno ugrađena u virusnu "kovertu".

Nakon interakcije sa potencijalnom ćelijom domaćina, S1 podjedinica će je prepoznati i vezati se za receptore na ćeliji domaćina dok će S2 podjedinica, koja je najočuvanija komponenta S proteina, biti odgovorna za spajanje omotača virusa sa membranom ćelije domaćina.  

Kako S protein omogućava koronavirusima da uđu u ćelije?

Jednom kada se S1 podjedinica veže za receptore ćelije domaćina, moraju se dogoditi dve velike konformacione promene da bi S2 podjedinica dovršila fuziju virusa sa ćelijskom membranom. Dve komponente podjedinice S2 koje su uključene u fuziju koronavirusa uključuju regione heptad ponavljanja (HR) jedan i dva, inače nazvani HR1 i HR2. 

Prva konformacija koja se inače naziva „pre ukosnica“, uključuje transformaciju nestrukturisanog veznika unutar S2 podjedinice da bi postala spiralna. Druga konformaciona promena koja sledi, uključuje inverziju C-zavojnice ove podjednice u zavojnicu, što rezultira stvaranjem snopa od šest zavojnica.

Jednom kada su ove konformacije završene, fuzioni peptid se usidri na membranu ćelije domaćina da omogući virusu da se približi ćelijskoj membrani i na kraju isporuči nukleokapsid do ciljane ćelije.

Ciljanje virusa putem S proteina

Pixabay.com

Bez S proteina, virusi poput novog SARS-CoV-2 ne bi mogli da imaju interakciju sa ćelijama potencijalnih domaćina poput životinja i ljudi da bi izazvali infekciju. Baš zato S protein predstavlja idealnu metu za istraživačke napore u vezi sa vakcinama i antivirusima. 

Pored svoje uloge u prodiranju u ćelije, S protein virusa, posebno SARS-CoV-2 glavni je induktor neutrališućih antitela (NAbs). NAbs su zaštitna antitela koja prirodno prizvodi naš imuni sistem.

Da bi izazvali njihovu antivirusnu aktivnost, NAbs se vezuju za površinske epitope virusnih čestica kako bi sprečili njihov ulazak u ćeliju domaćina. Neka od antitela koja su identifikovana protiv SARS-CoV-2 su identifikovana kao 80R, CR3014 i CR3022, a sva ona posebno ciljaju domen S1. 

Osetljivost S proteina SARS-CoV-2 na ova antitela dovela je do toga da su mnogi istraživači zainteresovani za razvoj standardizovanih sredstava koja mogu blokirati vezivanje i fuziju S proteina SARS-CoV-2 sa ćelijama domaćina. 

Iako je jedna nedavna studija otkrila da je sposobnost neutralizacije CR3022 protiv domena vezivanja za region SARS-CoV-2 unutar S1 podjedinice, nesigurna, druga studija o virusima ebole i SARS-a otkrila je da koktel NAbs ima jaču neutralizaciju mogućnosti u poređenju sa onim kada se ova antitela daju sama.

Ove infromacije, prema tome, navode istraživače da veruju da kombinacija nekoliko moćnih NAbs ima potencijal da cilja SARS-CoV-2 i poveća njegovu osetljivost na neutralizaciju.