Varianta lambda SARS-CoV-2 těžký akutní respirační syndrom koronavirus 2 (SARS-CoV-2), který je zodpovědný za koronavirovou nemoc 2019 (COVID-19), způsobil celosvětově téměř 4,5 milionu úmrtí a k 19. srpnu 2021 nakazil téměř 211 milionů.
Do dnešního dne byly celosvětově nasazeny miliony dávek vakcín proti COVID-19, což výrazně snížilo počet infekcí, hospitalizací a úmrtí na COVID-19. Navzdory tomuto úsilí nově vznikající varianty SARS-CoV-2, které se vyhýbají neutralizaci protilátkami proti dřívějším liniím, ohrozily účinnost současných vakcín.
Nová studie zkoumá mechanismus, kterým varianta lambda SARS-CoV-2 získala schopnosti vyhýbat se imunitnímu systému. Zdá se, že to zahrnuje zkrácení epitopů na virovém spike proteinu, jakož i získání dalších míst, která mohou být N-glykosylována.
Varianta lambda SARS-CoV-2 – Pozadí
Varianta lambda SARS-CoV-2 byla poprvé identifikována v Peru, ale rychle se rozšířila do dalších částí Jižní Ameriky a USA. Spike protein SARS-CoV-2, který obsahuje doménu vázající virový receptor (RBD), se váže na receptor hostitelského buňky angiotensin-konvertujícího enzymu 2 (ACE2).
Ačkoli data prokázala, jak RBD SARS-CoV-2 zprostředkovává vstup tohoto viru do buňky, jeho přesná interakce s hostitelskou buňkou není zcela pochopena. Mutace v spikw proteinu i v RBD jsou klíčové pro zvýšenou odolnost nových variant SARS-CoV-2 vůči neutralizaci a infekčnosti zprostředkované protilátkami.
O studii varianty lambda SARS-CoV-2
V současné studii vědci porovnávali spike genetickou sekvenci varianty lambda a referenční sekvenci Wuhanských spike. Mutace pozorované v RBD byly modelovány na krystalové struktuře pomocí vhodného softwaru.
Po začlenění bodových mutací pozorovaných v této variantě byl jejich účinek na strukturu hrotů a místa glykosylace předpovídán výpočetním modelováním.
Zjištění studie
Výsledky ukázaly, že dvě z mutací lambda, G75V a T76I, byly umístěny na exponované smyčce mezi dvěma antiparalelními p-vlákny. Bylo zjištěno, že obě tyto mutace stabilizují spike glykoprotein . Navíc se zdá, že tyto dvě mutace zajišťují, že smyčka zůstane v kontaktu s jinou smyčkou mezi polohami 246-280, což je vazebné místo pro monoklonální protilátky (MAbs) specifické pro virus.
V této smyčce je také umístěna deleční mutace 246-252. Tato delece může ovlivnit afinitu vazby N-koncové domény (NTD) hrotu na lidské MAb.
Aby se potvrdila role této deleční mutace na NTD, byl podrobně studován komplex spik-4A8 Mab. Mutantní NTD byl superponován na doménu divokého typu komplexu hrot-protilátka.
Celkově vzato, tento experiment ukázal, že MAb interaguje se smyčkou méně silně, když je přítomna částečná delece, což způsobuje slabší vazebnou afinitu v důsledku ztráty několika potenciálních interakcí. Tato klíčová delece NTD v kmeni lambda vede ke ztrátě interakcí mezi L249 a oběma F60 a Y54 lehkého řetězce 4A8 MAb.
Varianta lambda SARS-CoV-2 a jiné mutace
Bodové mutace L452Q a F400S v RBD varianty lambda SARS-CoV-2 nezdá se, že by významně ovlivňovaly stabilitu domény. Tyto mutace zde však převádějí hydrofobní zbytek na hydrofilní. Výsledkem je vysoce hydrofilní povrch RBD.
Tato místa jsou citlivá na solvataci v blízkosti spojení RBD-ACE2, přičemž divoký typ i mutantní RBD vykazují téměř stejnou vazebnou afinitu. Mutace D614G domény S1 vznikla brzy a byla zodpovědná za rychlý vzestup linie ke globální dominanci.
V podjednotce S2 spike proteinu je T859N exprimován v blízkosti mutantu G614 sousední podjednotky. Celkově se nepředpokládalo, že by tato mutace ovlivnila stabilitu molekuly.
Je zajímavé, že v důsledku této změny dochází k nové vodíkové vazbě na H487. Vědci naznačují, že dvě mutace D614G a T859N mohou společně vyvolat alosterický efekt dlouhého dosahu, který ovlivňuje strukturální flexibilitu komplexu
Dopady
Zdá se, že tato modelová analýza prototypu komplexu RBD-receptor odděluje mutace, které definují variantu lambda, od jakéhokoli účinku na vazebnou afinitu RBD-ACE2. Mechanismus, kterým první ovlivňuje přenos viru, je stále nejistý.
Jedním vysvětlením je, že mutace domény S2 mají alosterický účinek na dlouhé vzdálenosti, což mění flexibilitu konformace proteinu a jeho afinitu k receptoru ACE2. Lepším návrhem je, že delece 246-252 ve variantě lambda je pravděpodobně zodpovědná za její funkční změnu, která umožňuje této variantě uniknout imunitní odpovědi hostitele.
Schopnosti varianty lambda uniknout imunitní odpovědi je pravděpodobně dosaženo dvěma možnými cestami. Jedním z vysvětlení je zkrácení vazebných míst protilátek na smyčkách spike proteinu, zatímco druhým je změna úrovně glykosylace směrem nahoru. Bylo již zjištěno, že tyto faktory se vyskytují během přenosu viru chrání virus před rozpoznáváním protilátek.
V další nedávné studii předtiskové přípravy byla pozorována delece sedmi zbytků na NTD varianty lambda. Toto vypuštění by mohlo tuto variantu učinit odolnou vůči antivirové imunitě, čímž by souhlasilo se závěry současné studie.
Biofyzikální a bioinformatická data naznačují, že kombinace zkracování imunogenních epitopových smyček a generování potenciálních N-glykosylačních míst může být životaschopnou adaptační strategií, která potenciálně umožňuje této nově se objevující virové variantě unikající imunitě hostitele.