В случае любого вируса ключевым является вопрос о том, как он проникает в клетки своего хозяина. В случае SARS-CoV-2 уже с самого начала пандемии было известно, что важную роль в его нападении играют торчащие на его поверхности спайковые белки, на которые нацелена большая часть разрабатываемых сейчас вакцин и лекарств.

В своем новом исследовании ученые Тартуского университета показывают, что в генах спайкового белка имеется последовательность, которой нет ни у распространявшегося в 2003 году в Азии первого вируса SARS, ни у вируса MERS, до сих пор заражающего людей на Ближнем Востоке. Генетическое различия, конечно, существуют между всеми вирусами, но найденная последовательность, вероятно, играет главную роль в способности вируса заражать живые организмы.

Восприимчив к действию фурина

Известно, что, оказываясь в непосредственной близости от человеческой клетки, вирус активируется под влиянием вырабатывающегося на ее поверхности фермента под названием фурин. Последний расщепляет спайковый белок, в результате чего оголяются его части, расположенные уже на поверхности клетки и связанные с рецепторами, и вирус может проникнуть в клетку. В ходе исследования, проведенного в Тарту в лаборатории профессора Марта Лоога, докторант Михкель Эрд и старший научный сотрудник молекулярной биологии Илона Фаустова, показали, что в спайковом белке SARS и MERS нет последовательности аминокислот, с которыми связывался бы фурин, запуская весь процесс.

Иными словами, - хотя еще многое предстоит исследовать - именно эта особенность, очевидно, стала причиной, по которой SARS-CoV-2 намного более успешно заражает людей, чем его предшествующие родственники.

"На данный момент эта связь опирается в основном на исследования, проводившиеся с другими вирусами", - пояснил Михкель Эрд. Так, например, взаимосвязь, обнаруженная между патогенностью и тем, насколько успешно фурин расщепляет спайковый белок, обнаружена в случае вирусов гриппа и эболы. Известно, что в поверхностных белках особенно опасных штаммов этих вирусов есть мотивы (последовательности), которые фурин расщепляет особенно хорошо, в то время как у более слабых штаммов фурин работает не так эффективно.

"Мы обнаружили, что в спайковом белке SARS-CoV-2 очень хороший расщепляющий мотив. В других статьях исследовалось влияние этого мотива на примере клеточных культур и хомячков, и было обнаружено, что этот расщепляющий мотив критичен для того, чтобы SARS-CoV-2 вызывал сильную инфекцию", - добавила Илона Фаустова.

Как это бывает в науке, необходимо и здесь учитывать ограниченность результатов исследования. А именно, сейчас исследовалось лишь поведение конкретных молекул в пробирке - как констатировала Фаустова, исследовательская группа не считала необходимым слишком отклоняться от своей сферы. Работают ли и как обнаруженные механизмы в модельных организмах и людях - тема дальнейших исследований. В то же время она подчеркнула, что в ходе параллельно проводившихся исследований было обнаружено, что соединения, препятствующие воздействию фурина, могли бы сработать и при лечении Covid-19.

Далеко идущие последствия

Почти месяц назад Postimees писал о том, как на основании работы профессора наномедицины Тартуского университета Тамбета Теэсалу годичной давности было показано, каким образом SARS-CoV-2 проникает в центральную нервную систему. Научные группы, исследовавшие механизмы, обнаруженные Теэсалу, показали, что последовательности, возникающие в месте расщепления спайкового белка, соединяются с находящимся на поверхности человеческой клетки белком нейропилин-1 и таким образом проникают в клетку. Результаты нынешнего исследования подтверждают эти выводы, констатировал Эрд.

Поскольку исследование касается лишь одного важного аспекта заразности нового коронавируса, результаты исследования открывают возможности для дальнейшей работы, в ходе которых можно будет изучить, как использовать этот процесс для того, чтобы помешать распространению вируса.

"Мы описали точнее, от чего зависит эффективность расщепления фурина. Эти знания применимы и к другим белкам, включая спайковые белки коронавирусов, распространяющихся среди животных. Учитывая, что вспышки коронавирусов происходили в 2003, 2012 и 2019 годах, ясно, что есть опасность появления новых вирусов. Причем обнаружено, что именно активация вируса фурином может способствовать передаче вирусов от диких животных к человеку, поскольку фурин универсален для животных, в то время как некоторые другие протеазы более вариативны", - сказал Март Лоог.

Исследование вышло в научном журнале Scientific Reports.