Logo bio-infomedia.ro

Mutația care face tulpina Delta mai contagioasă

Particule virale de SARS-CoV-2
Particule ale coronavirusului SARS-CoV-2 izolate de la un pacient cu COVID-19 din Statele Unite. Oamenii de știință încearcă să înțeleagă de ce tulpina Delta se răspândește atât de repede. | Foto: NATIONAL INSTITUTE OF HEALTH/SCIENCE PHOTO LIBRARY
  • Infecțiozitatea feroce a tulpinii Delta a coronavirusului SARS-CoV-2 s-ar putea datora înlocuirii unui aminoacid-cheie de la nivelul proteinei spike - molecula virală responsabilă pentru recunoașterea și invadarea celulelor.
  • Tulpina Delta posedă numeroase alte mutații la nivelul proteinei spike, precum și al altor proteine mai puțin studiate, care ar putea fi importante.

În timp ce lumea se luptă cu tulpina Delta a noului coronavirus, puternic contagioasă, oamenii de știință sunt antrenați într-o cursă contra cronometru pentru a înțelege bazele biologice ale comportamentului său.

O serie de studii au arătat că o schimbare a unui aminoacid din structura virusului ar putea contribui la rapida sa răspândire. Tulpina Delta este cu cel puțin 40% mai contagioasă decât tulpina Alfa, identificată în Marea Britanie la sfârșitul anului 2020.

Semnătura-cheie a tulpinii Delta este faptul că transmisibilitatea sa pare să crească până la nivelul următor, spune Pei-Yong Shi, virusolog la Universitatea din Galveston, Texas. Am crezut că Alfa este rea și că se transmite repede. Aceasta pare a fi și mai rea.

Echipa lui Shi și alte grupuri au descoperit o mutație care modifică un singur aminoacid din proteina spike a SARS-CoV-2 - molecula virală responsabilă pentru recunoașterea și invadarea celulelor. Modificarea, denumită P681R și care înlocuiește aminoacidul prolină cu aminoacidul arginină, se regăsește la nivelul unui zone intens studiate a proteinei spike numite sit de clivaj al furinei.

Prezența acestui lanț scurt de aminoacizi a tras semnale de alarmă atunci când SARS-CoV-2 a fost identificat pentru prima dată în China, deoarece este asociat cu o infecțiozitate sporită la alte virusuri, cum este virusul gripal, dar nu fusese anterior descoperit la alte sarbecovirusuri - familia de coronavirusuri din care face parte SARS-CoV-2.

Virus pre-activat

Pentru a pătrunde în celule, proteina spike a SARS-CoV-2 trebuie clivată de două ori de către proteinele gazdei. La virusul SARS-CoV-1, care produce sindromul respirator sever acut (SARS), ambele clivaje au loc după ce virusul s-a fixat de celulă. Însă în cazul lui SARS-CoV-2, prezența sitului de clivaj al furinei înseamnă că enzimele gazdei (inclusiv cea denumită furină) pot face prima scindare când nou formata particulă virală iese din celula infectată. Aceste particule virale pre-activate pot apoi infecta mai ușor alte celule, comparativ cu particulele care necesită două clivaje.

Delta nu a fost prima tulpină a SARS-CoV-2 care a suferit o mutație la nivelul sitului de clivaj al furinei. Tulpina Alfa are un alt aminoacid schimbat în același loc ca Delta. Însă dovezile disponibile sugerează că efectele mutației au fost mai profunde la tulpina Delta.

Într-un studiu publicat pe 13 august, echipa lui Shi a descoperit că proteina spike este clivată mult mai eficient la tulpina Delta decât la tulpina Alfa, oglindind astfel rezultatele raportate în mai de virusologul Wendy Barclay, de la Imperial College London, care a comparat Delta cu tulpinile anterioare. Experimentele ulterioare au arătat că modificarea P681R este în mare măsură responsabilă de clivajul mult mai eficient al proteinei spike.

Cercetătorii încep să stabilească legăturile între P681R și infecțiozitatea feroce a tulpinii Delta. Echipa lui Shi a descoperit că, în culturile de celule epiteliale respiratorii umane infectate cu un număr egal de particule virale Delta și Alfa, tulpina Delta a depășit rapid tulpina Alfa, mimând tiparele epidemiologice care s-au desfășurat la nivel global. Însă avantajul tulpinii Delta a dispărut atunci când cercetătorii au înlăturat mutația P681R.

Este posibil ca mutația să accelereze și răspândirea SARS-CoV-2 de la o celulă la alta. O echipă condusă de Kei Sato, virusolog la Universitatea din Tokyo, a constatat că proteinele spike purtătoare ale modificării P681R fuzionează cu membranele plasmatice ale celulelor neinfectate - o etapă-cheie a infectării - aproape de trei ori mai repede decât proteinele spike ce nu posedă această mutație.

Mai mult decât o singură mutație

Deși se acumulează dovezile că mutația P681R este o trăsătură crucială a tulpinii Delta, cercetătorii subliniază că este puțin probabil că aceasta să fie singura mutație responsabilă de viteza de răspândire sporită de noii tulpini. Delta posedă numeroase alte mutații la nivelul proteinei spike, precum și al altor proteine mai puțin studiate, care ar putea fi importante. Este foarte simplist să spui că numai mutația P681R este responsabilă. Cred că este vorba despre o sumă a tuturor mutațiilor, spune Teresa Aydillo-Gomez, virusolog la Icahn School of Medicine din Mount Sinai, New York.

Contextul epidemiologic și genetic este posibil să fi jucat un rol în apariția tulpinii Delta. O soră mai mică a variantei Delta, denumită tulpina Kappa, care, la fel ca Delta, a fost identificată pentru prima oară în India, poartă multe dintre aceleași mutații, inclusiv P681R, însă efectele sale nu au fost atât de devastatoare ca în cazul lui Delta. Într-un preprint publicat pe 17 august, o echipă condusă de expertul în biologie structurală Bing Chen, de la Harvard Medical School din Boston, Massachusetts, a raportat că proteina spike a variantei Kappa este clivată mai puțin frecvent și fuzionează cu membranele celulare cu o eficiență mult mai redusă decât tulpina Delta. Cercetătorii spun că această descoperire ridică semne de întrebare asupra rolului jucat de mutația P681R.

Cercetătorii din Uganda au identificat mutația P681R într-o tulpină care s-a răspândit pe larg în țară la începutul anului 2021, însă nu a preluat controlul așa cum s-a întâmplat cu Delta, deși posedă multe din caracteristicile celei din urmă. Cercetătorii au introdus mutația P681R într-o proteină spike de la coronavirusul care a circulat prin Wuhan, China, la începutul pandemiei, și nu au constatat o creștere a infecțiozității.

Indiferent de rolul jucat în dominația tulpinii Delta, mutația a arătat importanța înțelegerii modificărilor apărute la nivelul sitului de clivaj al furinei. Cu siguranță că această mutație nu va fi singura modificare de la nivelul acestui sit.

Source Sursa: nature.com
Text: Ewen Callaway



Din aceeași categorie