Τα κύρια σημεία της δημοσίευσης στο περιοδικό Nature, αναδημοσιεύουν οι καθηγητές της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ, σχετικά με τον τρόπο που εισβάλλει ο κορονοϊός στα ανθρώπινα κύτταρα.
Οι καθηγητές Ευστάθιος Καστρίτης, Θεοδώρα Ψαλτοπούλου και Θάνος Δημόπουλος (πρύτανης ΕΚΠΑ), έπειτα από 19 μήνες εργασίας και δεκαετίες προηγούμενων ερευνών πάνω στους κορονοϊούς έχουν στη διάθεσή τους μια αναλυτική περιγραφή για τον τρόπο που ο SARS-CoV-2 εισβάλλει στα ανθρώπινα κύτταρα.
Ποια εργαλεία επέτρεψαν στον ιό να εξαπλωθεί
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν κρίσιμες προσαρμογές του ιού, που τον βοηθούν να αγκιστρωθεί στα ανθρώπινα κύτταρα με εκπληκτική δύναμη και στη συνέχεια να κρυφτεί μόλις εισβάλει μέσα σε αυτά. Αργότερα, καθώς βγαίνει από τα κύτταρα, ο SARS-CoV-2 εκτελεί μία κρίσιμη διεργασία ώστε να προετοιμάσει τα νέα σωματίδια του ιού για τη μόλυνση ακόμη περισσότερων ανθρώπινων κυττάρων. Αυτά είναι μερικά από τα εργαλεία που επέτρεψαν στον ιό να εξαπλωθεί τόσο γρήγορα -και γι’ αυτό είναι τόσο δύσκολο να ελεγχθεί- και ανασκοπούνται σε μία δημοσίευση στο περιοδικό Nature. Οι καθηγητές της Θεραπευτικής Κλινικής της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, Ευστάθιος Καστρίτης, Θεοδώρα Ψαλτοπούλου και Θάνος Δημόπουλος (πρύτανης ΕΚΠΑ) παρουσιάζουν τα κύρια σημεία της δημοσίευσης.
O νέος κορoνοϊός SARS-CoV-2 διαθέτει ένα κάλυμμα από σάκχαρα, όπως δείχνουν οι προσομοιώσεις του στον υπολογιστή, και συγκεκριμένα στις πρωτεΐνες-ακίδες, οι οποίες ξεχωρίζουν στην επιφάνειά του. Αυτά τα μόρια του σακχάρου είναι γνωστά ως γλυκάνες. Πολλοί ιοί έχουν γλυκάνες που καλύπτουν τις εξωτερικές πρωτεΐνες τους και τις καμουφλάρουν αποκρύπτοντάς τις από το ανοσοποιητικό σύστημα.
Ερευνητές, όμως, δημιούργησαν μία λεπτομερή απεικόνιση αυτού του καλύμματος βασισμένη σε δομικά και γενετικά δεδομένα, που τελικά ανασυντέθηκε άτομο προς άτομο από έναν υπερυπολογιστή, δίνοντας μία εξαιρετικά λεπτομερή απεικόνιση. Μέσα από αυτό το κάλυμμα, όμως, ξεχωρίζει ένας μη επικαλυμμένος βρόχος, ο οποίος είναι ένα τμήμα της πρωτεΐνης-ακίδας που αποτελεί τον τομέα δέσμευσης του υποδοχέα (RBD), ένα από τα τρία τμήματα της ακίδας που συνδέονται με τους υποδοχείς ACE2 στα ανθρώπινα κύτταρα.
Στην προσομοίωση, όταν ο RBD προβάλλει πάνω από το κάλυμμα των σακχάρων, δύο άλλα μόρια γλυκάνης λαμβάνουν μία θέση που κλειδώνει τον RBD στη θέση του, στηρίζοντάς τον. Όμως, τα μοντέλα προσομοίωσης έδειξαν ότι εάν αλλάξουν αυτές οι γλύκανες τότε η RBD καταρρέει.
Μία άλλη ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μία τεχνική για να δοκιμάσει το ίδιο πείραμα στο εργαστήριο και μέχρι τον Ιούνιο του 2020 διαπίστωσαν ότι μεταλλαγές των δύο γλυκανών μείωσαν την ικανότητα της πρωτεΐνης-ακίδας να συνδέεται με τον υποδοχέα ACE2 των ανθρώπινων κυττάρων. Αυτό το εύρημα δεν είχε περιγραφεί προηγουμένως σε κορονοϊούς. Έτσι, είναι πιθανό ότι η απόρριψη αυτών των δύο σακχάρων θα μπορούσε να μειώσει τη μολυσματικότητα του ιού, αν και οι ερευνητές ακόμη δεν έχουν τρόπο να το κάνουν αυτό.
Από την έναρξη της πανδημίας COVID-19, οι επιστήμονες έχουν κατανοήσει τις λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο ο SARS-CoV-2 μολύνει τα κύτταρα. Επικεντρώνοντας στη διαδικασία της μόλυνσης, ελπίζουν να βρουν καλύτερους τρόπους για να την ανακόψουν μέσω βελτιωμένων θεραπειών και εμβολίων και να μάθουν γιατί τα πιο πρόσφατα στελέχη, όπως η παραλλαγή Δέλτα, είναι πιο μεταδοτικά.
Η μορφολογία των σωματιδίων του SARS-CoV-2
Κάθε σωματίδιο ιού SARS-CoV-2 έχει μία εξωτερική επιφάνεια με 24-40 τυχαία διατεταγμένες πρωτεΐνες-ακίδες που είναι το κλειδί για τη σύνδεση με τα ανθρώπινα κύτταρα. Για άλλους τύπους ιών, όπως της γρίπης, οι εξωτερικές πρωτεΐνες σύνδεσης/σύντηξης είναι σχετικά άκαμπτες.
Ωστόσο, οι ακίδες του SARS-CoV-2 είναι εξαιρετικά ευέλικτες και αρθρώνονται σε τρία διαφορετικά σημεία. Αυτό επιτρέπει στις ακίδες να περιστρέφονται και να ταλαντεύονται, γεγονός που διευκολύνει τη σάρωση της επιφάνειας του κυττάρου και την ταυτόχρονη σύνδεση πολλών αιχμών σε ένα ανθρώπινο κύτταρο. Δεν υπάρχουν παρόμοια πειραματικά δεδομένα για άλλους κορονοϊούς, αλλά επειδή οι αλληλουχίες πρωτεϊνών-ακίδων εμφανίζονται διατηρημένες στην εξέλιξη των κορονοϊών, μάλλον πρόκειται για κοινό χαρακτηριστικό των ιών αυτής της οικογένειας.
Στην αρχή της πανδημίας, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι η περιοχή RBD της πρωτεΐνης-ακίδας του SARS-CoV-2 συνδέεται με τον υποδοχέα ACE2, που βρίσκεται στο εξωτερικό πολλών κυττάρων του ανωτέρου αναπνευστικού και των πνευμονικών κυττάρων. Αυτός ο υποδοχέας είναι, επίσης, το σημείο σύνδεσης του SARS-CoV, του ιού που προκαλεί σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο (SARS). Όμως, σε σύγκριση με τον SARS-CoV, εκτιμάται ότι ο SARS-CoV-2 συνδέεται με το ACE2 2-4 φορές πιο ισχυρά, επειδή αρκετές αλλαγές στην περιοχή RBD σταθεροποιούν τα σημεία σύνδεσης του ιού.
Οι παραλλαγές του SARS-CoV-2
Οι παραλλαγές του SARS-CoV-2 που προκαλούν ιδιαίτερη ανησυχία τείνουν να εμφανίζουν μεταλλάξεις στην υπομονάδα S1 της πρωτεΐνης-ακίδας, η οποία φιλοξενεί την περιοχή RBD και είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση στον υποδοχέα ACE2. (Μία δεύτερη υπομονάδα της ακίδας, η S2, συμβάλλει στη σύντηξη του περιβλήματος του ιού με τη μεμβράνη του κυττάρου ξενιστή).
Η παραλλαγή Άλφα, για παράδειγμα, περιλαμβάνει δέκα αλλαγές στην αλληλουχία της πρωτεϊνης-ακίδας, οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα η RBD να είναι πιο πιθανό να παραμείνει σε θέση που βοηθά τον ιό, διευκολύνοντας την είσοδό του στα κύτταρα.
Η παραλλαγή Δέλτα, η οποία τώρα εξαπλώνεται ταχύτατα, φιλοξενεί πολλαπλές μεταλλάξεις στην υπομονάδα S1, συμπεριλαμβανομένων τριών στην περιοχή της RBD που φαίνεται να ενισχύουν την ικανότητα της RBD να συνδέεται με τον υποδοχέα ACE2 και να παρακάμπτει το ανοσοποιητικό σύστημα.
Μόλις οι ακίδες του ιού συνδέονται με τον υποδοχέα ACE2, άλλες πρωτεΐνες στην επιφάνεια του κυττάρου-ξενιστή ξεκινούν μία διαδικασία που οδηγεί στη σύντηξη του περιβλήματος του ιού και της κυτταρικής μεμβράνης.
