Salus populi suprema lex (988) (don_katalan) wrote,
Salus populi suprema lex (988)
don_katalan

Categories:

механизм взаимодействия С-19 с человеческой клеткой



Интереснейшая публикация в "Nature", обобщающая недавние исследования механизмов взаимодействия С-19 с человеческой клеткой.
пересказ Irina Tkachenko:
Башнесшибательное описание процесса внедрения вируса в человеческую клетку с иллюстрациями. Потрясает понимание деталей жизненного цикла нового коронавируса, сформировавшееся на сегодняшний день (хотя не все вирусологи, я думаю, в курсе).
Спешу, возможны всякие очепятки:
- новый коронавирус (НК) в отличие от прочих маскируется огромным количеством глюканов (полисахариды). Здесь в прошлом году висел "динамический" снимок шипа НК, где была видна его структура. Шип увешан сверху донизу глюканами, которые скрывают его от "глаз" иммунной системы.
Когда структура шипа была опубликована, заинтересовавшиеся им исследователи отметили выступающую "голую" веточку, рецептор-связывающий домен (РСД). У НК этот домен, как только слегка отклоняется, стабилизируется аминокислотами наподобие выбрасываемой "ножки" у велосипеда.

Моделирование мутаций этих аминокислот показало, что РСД при мутациях сваливался и не мог эффективно связаться с человеческой клеткой - открытие, которое впервые продемонстрировало роль глюканов в механизме проникновения вируса в клетку. Возможно, обрезав эти два полисахарида, можно подкосить способность вируса к заражению, но пока ученые не знают, как это сделать.
Как действует НК:
Cryo-electron tomography images of SARS-CoV-2 virions. (Scale bar: 30 nanometres.)Credit: B. Turoňová et al./Science
- крепкость сцепления с человеческой клеткой НК объясняется строением его шипа. В отличие от внешних белков вируса гриппа, которые достаточно жестко стабильны, шип НК стоит на гибкой "ножке", которая смещается как на шарнирах в трех местах, позволяя шипу наклоняться, покачиваться и вращаться, исследуя поверхность человеческой клетки, и прикрепляться к клетке не одним, а множественными шипами
- по сравнению с вирусом ТОРС, НК сцепляется с человеческой клеткой (рецепторами АСЕ, играющими роль стыковочного узла) в 2-4 раза теснее, его рецептор-связывающий домен более стабилен. Варианты нового коронавируса, к примеру, Альфа, имеют мутации в сегменте 1 шипа, которые делают рецептор-связывающий домен более устойчивым, фиксируя его в вертикальном положении. У Дельты таких мутаций в первом сегменте три.
- дальше идет процесс слияния мембран вируса и клетки: после сцепления шипа с АСЕ фермент человеческой клетки TMPRSS2 надрезает белок шипа вируса в его верхнем сегменте, обнажая аминокислоты шипа. Эти аминокислоты устремляются к ближайшей мембране - мембране человеческой клетки. Шип вируса сворачивается как раскрывшаяся "молния" - и содержимое вирусной мембраны сливается с человеческой, куда вирус вбрасывает свой геном
Source: Janet Iwasa, Univ. Utah; Graphic: Nik Spencer/Nature
Отступление: вирус ТОРС использовал еще один способ проникновения в человеческую клетку, через эндосомы, с помощью катепсина L, другого фермента, но этот способ не столь эффективен, поскольку в эндосоме вирус может застрять, будучи заблокирован антивирусными белками.
Проникновение нового коронавируса в клетку с помощью человеческого фермента TMPRSS2 объясняет, почему антималярийный хлорохин показывал эффективность в экспериментах в лабораторной "пробирке", но оказался беспомощным "в поле": клетки в лабораторных экспериментах использовали исключительно катепсины для проникновения в эндосому, а НК просачивается в клетку не через эндосому.
"Когда (новый корона) вирус передается и реплицируется в воздушных путях (человеческой дыхательной системы), он не использует эндосомы, поэтому хлорохин, чье действие заключается в разрушении эндосом, в реальной жизни не эффективен."
Осталось найти эффективные ингибиторы протеаз вроде TMPRSS2....
- Следующий этап заражения человеческой клетки туманен. Вирус по сути начинает генерировать копии собственных РНК, но для того, чтобы превратить их в белки, ему нужны строительные материалы человеческой клетки.
Израильтяне описали три механизма, с помощью которых НК подавляет транслирование человеческих РНК в пользу собственных:
1. вирусный белок Nsp1 рекрутирует клеточные белки, которые начинают шинковать (разрушать) все мРНК, не несущие пометку вирусных. Когда исследователи "пометили" хвост одной человеческой мРНК вирусным "тэгом", она осталось целой и разрушена не была.
2. вирусная инфекция снижает трансляцию клеточных белков на 70%. Здесь главным вредителем опять выступает вирусный белок Nsp1. Он физически блокирует "вход" в рибозомы для человеческих мРНК, и оставшиеся мощности транслирования уходят на воспроизведение вирусных РНК.
3. наконец, вирус отключает клеточную систему безопасности. Способов для этого несколько. Один из них заключается в том, что вирус не дает человеческим мРНК покидать клеточное ядро, в том числе чтобы инструктировать белки отправить сигнал иммунной системе о вторжении патогена. Занимается этим опять же вирусный белок Nsp1, запирающие "выход" из клеточного ядра.
Поскольку генные "конспекты" не могут выскользнуть из клеточного ядра, зараженные клетки не могут сигналить иммунной системе интерферонами . Эта блокировка отсутствует у других коронавирусов, в том числе у вируса ТОРС. А у варианта Альфа блокировка интерферонов в результате мутаций усиливается еще больше.
"Очевидно, что НК - очень резвый вирус, с уникальной способностью предотвращать способность иммунной системы распознавать и бороться с инфекцией на первых этапах".
К тому моменту, когда иммунная система просыпается, антивирусные белки генерируются в таком количестве, что начинают наносить организму вред.
+++
An animation of the way SARS-CoV-2 fuses with cells.Credit: Janet Iwasa, University of Utah
Стадия реновации.
Внедрившись в человеческую клетку, НК перестраивает отвоеванное пространство снаружи и изнутри. Выстроенные новые шипы вируса продвигаются к мембране клетки и выступают сквозь неё, активизируя процесс выброса из клетки жировой оболочки (которая обычно объединяет клетки мышц). Зараженная клетка в результате сливается с другими клетками с АСЕ рецепторами, образуя гигантские респираторные клетки, в которых собирается до 20 ядер.
Эта многоядерная протоплазма, так называемый синцитий, появляется в результате инфекции человека ВИЧ или вирусом герпеса, но вирус ТОРС такого эффекта не имеет. Одна из догадок ученых заключается в том, что новому коронавирусу с помощью синцитии удается оставаться в клетках в течение длительного времени, создавая все больше и больше вирионов.
"Этот вирус не из разряда тех, что выстреливают и исчезают, НК персистирует".
Еще одно исследование, проведенное в Китае, обнаружило, что НК формирует синцитию даже с лимфоцитами, клетками иммунной системы. Этот механизм уклонения от иммунитета существует у опухолевых клеток, но раньше не было замечен за вирусами. Это может означать, что причина, почему зараженные вирусом клетки не обнаруживаются иммунной системой, заключается в том, что они сливаются с сигнальными клетками этой иммунной системы.
Внутри захваченной клетки вирус перестраивает её содержимое еще больше, начиная с переделки плоской мембранной сети цитоплазмы, которая участвует в синтезе и транспортировке белков. Эту сеть вирус превращает в череду сфер с двойной мембраной, напоминающую пузырьки. Пока не ясно, зачем это делается, возможно, для прикрытия вируса от внутриклеточных иммунных сенсоров.
В отличие от большинства вирусов, НК не использует клеточную мембрану для образования своего собственного "конвертика" при выходе из клетки.

Fused cell structures (syncytia) seen in cells expressing the SARS-CoV-2 spike protein (green). Nuclei are in blue and the cell skeleton is in red.Credit: Mauro Giacca

Совсем недавно американские исследователи сообщили о том, что вирус покидает клетку через лизосомы, выполняющие функцию мусорных баков человеческих клеток, в которых содержатся ферменты, разрушающие клеточные компоненты. Видимо, белки НК формируют мембрану, внедряясь в мембранную сеть цитоплазмы, а потом захватывая лизосомы для выхода из человеческой клетки. Ученые ведут поиски ингибиторов лизосом, которые бы заблокировали процесс их выхода из клетки и смогли стать кандидатами антивирусных лекарств.
Выскальзывать из клетки через лизосомы, а не через мембрану напрямую - дело довольно неэффективное, исследователи пока не знают, почему НК именно таким образом покидает человеческие клетки.
Завершающий маневр.
В отличие от других коронавирусов, у НК не одна, а пять аминокислот расположены на стыке сегментов 1 и 2 белка шипа. Присмотревшись к этому стыку на шипе, исследователи обнаружили, что человеческий фурин подрезает эту последовательность аминокислот при выходе вируса из клетки, и этот надрез становится принципиально важным для эффективного проникновения вируса в клетки легких.
Такое открытие сделано не впервые. Высоко патогенный вирус птичьего гриппа имеет этот стык для фуринного "надреза". Когда НК в культуре клеток спонтанно утерял этот сегмент в одном из экспериментов с хорьками, инфицированные этим вирусом животные выделяли гораздо меньше вирусных частиц в окружающее пространство и не заражали других животных.
Подрезая связки между сегментами S1 и S2 шипа коронавируса, фурин готовит шип ко второму надрезу при стыковке с человеческой клеткой - посредством TMPRSS2. Этот второй надрез обнажает гидрофобное содержимое вируса, которое тут же сливается с мембраной человеческой клетки.
Если шип вируса не подрезан заранее фурином, а это иногда происходит, вирус обходит TMPRSS2 и проникает в клетку через эндосомы, если проникает вообще.
Два варианта коронавируса, Альфа и Дельта, изменили через мутации точку надреза шипа фурином. Замена некоторых аминокислот на менее "кислые" в этих вариантах облегчила задачу опознания этого участка вируса для фурина.
Чем больше у вируса фуриновых надрезов, тем больше вирусных белков подготовлены для проникновения в клетку. У вируса ТОРС так подрезано только 10% белков. У НК их 50%. У Альфа варианта НК - больше 50%. У Дельты - больше 75% шипов.
+++
Что ученые пытаются сейчас понять:
- количество рецепторов АСЕ2, необходимых для сцепления с вирусным шипом
- точный момент времени, в который сегмент S1 шипа вируса подрезается TMPRSS2
- количество шипов, необходимое для слияния мембран вируса и человеческой клетки.
И это вопросы только на стадии проникновения вируса в клетку.
Угнаться за мутациями НК трудно. Пока они имели отношение в основном к скорости внедрения вируса в клетку, а не к вреду, который наносит вирус организму. Дельта, как было обнаружено, размножается быстрее и в бОльших количествах в клетках носоглотки и легких. Но каким конкретно образом мутации Дельты так изменили её функциональность, пока остается не ясным
+++
===
Stephan Amossov
Я в прочитанном мало что понимаю и дискуссию поддержать не могу, но хочу спросить понимающих:
1. Из всего этого можно сделать какие-то выводы об эффективности «естественного» иммунитета после болезни, вакцин и возможных других методов профилактики? Таблетки или ингаляции какие-нибудь ингибирующие?
И
2. Просматривается ли вообще сценарий победы над НК на горизонте ближайших десяти лет, или из изложенного уже понятно, что шансов мало, и характерное время до низведения НК хотя бы до уровня гриппа гораздо дольше?
---
Dmitry Karasev
Stephan Amossov Как говорил Ходжа Насреддин, когда лечил наложницу падишаха - "я ничего не понимаю в болезнях, но зато разбираюсь в девушках". Так же и тут. Многим, очень многим, коронавирус понравился, так что это все очень надолго. Даже если сам вирус не сдюжит вдруг, ему найдут замену...
===
Pavel Voronin
Я не догоняю вот какой штуки.
К ACE2 много что может цепляться, но вакцина обучает иммунитет маркировать исключительно RBD S-белка ковидлы. Означает ли это, что избирательность антител куда более специфична и потом ну трогает все остальные конфигурации белков, умеющих клеиться к ACE2?
---
Alexey Sonkin
Pavel Voronin ну там же написано, что большая часть спайк-белка облеплена сахарами, и антитело там не сможет прицепиться.
---
Pavel Voronin
Alexey Sonkin это маскировка, это я читал. Я про то, что не будет ли иммунная система выбивать вообще все, что цепляется к АСЕ2 похожим образом.
---
Alexey Sonkin
Pavel Voronin ну тут иммунная система просто подбирает антитела на конкретный инородный белок. Хотя может получиться, э это доказано, что некоторые антитела могут плохо взаимодействовать с собственными белками организма. Печально известные тромбозы после прививки АЗ- это как раз антитела на белок pf4, который участвует в управлении сворачиваемостью крови
---
Pavel Voronin
Alexey Sonkin то есть чисто теоретически из ковидлы мог бы торчать белок полностью эквивалентный тому, что штатно штампуется в тушке для сцепки с АСЕ2?
---
Alexey Sonkin
Pavel Voronin если ковид научится использовать человеческие белки, нам пиздец
---
Pavel Voronin
Alexey Sonkin еще интересно, как тонко все настроено на уровне химико-физической репликационной машины. Она сбоит так, чтоб мутации могли исправляться или не убивали напрочь систему, но при этом достаточно часто, чтобы обеспечить адаптационную гибкость.

Пост спочатку надрукований тут: https://don-katalan.dreamwidth.org/3114527.html.
Tags: анализ, карантин
Subscribe

  • Макс Фактор

    Алі Татар-заде народжений 1872 року, Макс Фактор буде відзначати свій 150-й ювилей в 2022 році. Його ім'я настільки відоме, наскільки ж маловідома…

  • Гонгадзе...

    Євгенія Закревська 17 вересня 2020 р. · Літо 2000 року, коли за Гонгадзе вже їздила ментівська наружка, а в АП голоси схожі на... осіб, чиї імена не…

  • Настільки всі реалії знайомі. Риторичні прийоми - теж

    Алі Татар-заде цей діалог двох кандидатів відбувся наче вчора, чи наче завтра. Настільки всі реалії знайомі. Риторичні прийоми - теж. -- Пане…

promo don_katalan december 29, 2014 14:39 116
Buy for 50 tokens
Расшифровка секретного плана адмиистративно-территориального устройства России после ее распада От гуляющих по сети различных вариантов "государственного" устройства будущего российских территорий отличается наличием территорий в совместном управлении, возвратом исторических территорий…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments