پروتئين اسپايك ويروس كرونا براي حمله به سلول، اشكال مختلفي به خود مي‌گيرد
ويروس كروناي جديد از پروتئين اسپايك خود براي اتصال به سلول‌هاي انسان و حمله به آن‌ها استفاده مي‌كند. اما براساس نتايج مطالعه‌اي جديد، براي انجام اين كار، اسپايك‌ها حداقل ۱۰ شكل مختلف به خود مي‌گيرند.
دانشمندان در آغاز دنياگيري كوويد ۱۹، سريعا ساختار پروتئين اسپايك ويروس كرونا را شناسايي كردند و راه را براي هدف قرار دادن آن با واكسن‌ها و داروهاي ديگر هموار كردند. اما هنوز نادانسته‌هاي زيادي درمورد تعاملات ميان پروتئين اسپايك و دستگيره‌ي موجود روي سطح خارجي سلول‌هاي انساني كه پروتئين ACE2 ناميده مي‌شود، وجود دارد. براي مثال، دانشمندان مطمئن نيستند كه اين پروتئين براي آغاز فرايند ادغام با سلول و سپس بازكردن و تخليه مواد ويروسي به داخل آن از چه مراحلي عبور مي‌كند. دونالد بنتون، يكي از نويسندگان راهنماي مقاله گفت: «درحال‌حاضر، تمركز مطالعات بسياري روي پروتئين اسپايك قرار دارد. درك نحوه‌ي عملكرد آن بسيار مهم است، زيرا اين بخش هدف بيشتر تلاش‌هاي واكسيناسيون و نيز كارهاي تشخيصي بسياري است.»
بنتون و گروهش براي درك فرايند عفونت، پروتئين‌هاي ACE2 انساني را با پروتئين‌هاي اسپايك ويروس در آزمايشگاه مخلوط كردند. آن‌ها سپس از اتان مايع بسيار سرد براي منجمد كردن سريع پروتئين‌ها استفاده كردند، به‌طوري كه به‌گفته‌ي بنتون، به شكل خاصي از يخ معلق شوند. پژوهشگران سپس نمونه‌هاي خود را زير ميكروسكوپ الكتروني كرايو قرار دادند و ده‌ها هزار تصوير داراي وضوح بالا از پروتئين‌هاي اسپايك منجمدشده در مراحل مختلف اتصال به گيرنده‌هاي ACE2 تهيه كردند.
پژوهشگران دريافتند كه پروتئين اسپايك وقتي به گيرنده‌ي ACE2 متصل مي‌شود، ازانديشه متخصصين ساختاري دچار تغييراتي مي‌شود. وقتي پروتئين اسپايك شروع به پيوند مي‌كند، ساختارش بازتر مي‌شود تا امكان اتصال بيشتر را فراهم كند (تصور كنيد كه با بازكردن بازوها در آغوش گرفتن يك فرد چقدر ساده‌تر مي‌شود.)
پروتئين اسپايك ويروس كرونا وقتي به گيرنده‌ي ACE2 موجود روي برخي سلول‌هاي انساني متصل مي‌شود، چندين تغيير شكل را متحمل مي‌شود
پروتئين اسپايك درنهايت در هر سه مكان اتصال به ACE2 متصل مي‌شود و هسته‌ي مركزي خود را آشكار مي‌كند. اين ساختار نهايي احتمالا به ويروس اجازه مي‌دهد تا با غشاي سلولي ادغام شود. بنتون گفت: «در‌مقايسه‌با بيشتر پروتئين‌هاي اسپايك ويروس‌هاي ديگر، اين فرايند اتصال به گيرنده بسيار پيچيده است. ويروس‌هاي آنفلوانزا و HIV فرايند فعال‌سازي ساده‌تري دارند.» به‌گفته‌ي بنتون، ويروس كرونا با پروتئين‌هاي اسپايك پوشيده شده است و احتمالا فقط بخش كوچكي از آن‌ها وارد اين تغييرات ساختاري مي‌شوند، به سلول‌هاي انساني متصل شده و آن‌ها را آلوده مي‌كنند. آنتوني وروبل، نويسنده‌ي راهنماي مقاله گفت: «ما مي‌دانيم كه اسپايك مي‌تواند تمام اين حالاتي را كه درمورد آن‌ها صحبت كرديم، به خود بگيرد، اما پاسخ اين سؤوال را هر كدام از اسپايك‌ها تمام اشكال را به خود مي‌گيرند يا نه، نمي‌دانيم؛ زيرا ما فقط تصويرهاي فوري از آن‌ها را مي‌بينيم.»
پروتئين اسپايك خيلي سريع تغيير مي‌كند. وروبل گفت اسپايك مي‌تواند طي كمتر از ۶۰ ثانيه به تمام اين حالت‌ها تغيير شكل دهد. بنتون گفت: «اما عفونت واقعي بسيار متفاوت است. همه چيز كندتر خواهد بود، زيرا گيرنده به سطح يك سلول چسبيده است، بنابراين انتشار ويروس به گيرنده به قدري زمان نياز دارد.»
چرا پروتئين اسپايك براي عفوني كردن سلول بايد اين همه تغييرات ساختاري را بگذراند؟ بنتون مي‌گويد: «اين ممكن است روش ويروس براي محافظت از خود دربرابر شناسايي‌شدن به‌وسيله‌ي آنتي‌بادي‌ها باشد.» وقتي پروتئين اسپايك در وضعيت‌هاي بسته‌ي خود قرار داشته باشد، محلي را كه به گيرنده متصل مي‌شود، شايد براي اجتناب از آنتي‌بادي‌هايي كه وارد شده و به آن محل متصل مي‌شوند، پنهان مي‌كند.
وروبل گفت دانستن اين موضوع بسيار دشوار است. در هر حال، پژوهش جديد نشان مي‌دهد سطوح بيشتري از پروتئين اسپايك در جريان عفونت درمعرض قرار مي‌گيرد. درواقع، اشكال مختلف، سطوحي را نشان مي‌دهند كه زماني تصور مي‌شد پنهان باشند. بنابراين، پژوهشگران مي‌توانند واكسن‌هايي را توسعه دهند كه اين سطوح را مورد هدف قرار دهد. وروبل گفت ما مي‌توانيم به درمان‌هايي فكر كنيم كه با محلي روي سطح گيرنده يا خود پروتئين اسپايك مطابقت داشته باشند، در آنجا قرار گيرند و بتواند به‌عنوان يك دارو عمل كنند.
وروبل و بنتون اميدوار هستند كه متوجه شوند چرا ويروس كرونا اين تغييرات ساختاري را مي‌گذراند، از اين انديشه متخصصين چقدر شبيه ويروس‌هاي كروناي ديگر است و اينكه آيا اين تغييرات ممكن است به توضيح علت انتشار بسيار راحت اين ويروس كمك كند.
نتايج اين مطالعه در مجله‌ي Nature منتشر شده است.
هم انديشي ها