Ученые прогнозируют, что новая мутация штамма COVID станет более заразной и уклончивой

По мере того, как SARS-CoV-2 продолжает развиваться, ожидается, что появятся новые варианты, которые могут быть более заразными и начнут уклоняться от иммунной системы человека.

Первым ключевым этапом заражения является связывание шипового белка вируса с рецептором ACE2 на клетках человека. Исследователи из Пенсильванского университета создали новую структуру, которая может с разумной точностью предсказать аминокислотные изменения в шиповатом белке вируса, которые могут улучшить его связывание с человеческими клетками и придать вирусу повышенную инфекционность.

Результаты работы были опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», пишет «Курсор».

Этот инструмент может обеспечить компьютерное наблюдение за SARS-CoV-2 и обеспечить заблаговременное предупреждение о потенциально опасных вариантах с еще более высоким потенциалом сродства связывания. Это может помочь в раннем осуществлении мер общественного здравоохранения по предотвращению распространения вируса и, возможно, даже может дать информацию о рецептурах бустерной вакцины.

«Новые варианты потенциально могут быть очень заразными для людей и других животных», — сказал Суреш Кучипуди, клинический профессор ветеринарных и биомедицинских наук и заместитель директора Лаборатории диагностики животных штата Пенсильвания.

«Таким образом, очень важно заранее оценить, какие аминокислотные изменения могут повысить заразность вируса. Наша структура является мощным инструментом для определения влияния аминокислотных изменений в шиповом белке SARS-CoV-2, которые влияют на способность вируса, вируса для связывания с рецепторами ACE2 у людей и многих видов животных», — добавил он.

Команда использовала новую двухэтапную вычислительную процедуру для создания модели прогнозирования того, какие изменения в аминокислотах — молекулах, связанных вместе, чтобы образовать белки, — могут происходить в рецепторосвязывающем домене (RBD) шипового белка SARS-CoV-2, который может влиять на его способность связываться с рецепторами ACE2 клеток человека и других животных.

Согласно Кучипуди, циркулирующие в настоящее время варианты включают одну или несколько мутаций, которые привели к аминокислотным изменениям в RBD белка шипа.

«Эти аминокислотные изменения, возможно, дали преимущества в фитнесе и увеличили инфекционность с помощью различных механизмов. Повышенное сродство связывания RBD белка-шипа с человеческим рецептором ACE2 является одним из таких механизмов», — сказал он.

Кучипуди объяснил, что связывание спаечного белка с рецептором ACE2 является первым и решающим шагом на пути проникновения вируса в клетку.

«Сила связывания между RBD и ACE2 напрямую влияет на динамику инфекции и потенциальное прогрессирование заболевания. Способность надежно прогнозировать влияние аминокислотных изменений вируса на способность его RBD более сильно взаимодействовать с рецептором ACE2 может помочь в оценке последствий для общественного здравоохранения и потенциала распространения и адаптации на людей и других животных», — отметил он.

Команда ученых проверила предсказательную силу метода, называемого анализом общей площади борной поверхности на основе молекулярной механики (MM-GBSA), чтобы количественно оценить аффинность связывания RBD с ACE2. Анализ MM-GBSA суммирует несколько типов энергетических вкладов, связанных с «прилипанием» RBD вируса к человеческому рецептору ACE2. Используя данные из уже существующих вариантов, команда обнаружила, что этот метод лишь частично может предсказать сродство связывания RBD SARS-CoV-2 с ACE2.

Поэтому ученые исследовали использование часть из анализа MM-GBSA в качестве функций регрессионной модели нейронной сети — типа алгоритма глубокого обучения — и обучили модель, используя экспериментально доступные данные о связывании в вариантах с одним аминокислотным изменением. Они обнаружили, что могут предсказать с точностью более 80%, улучшат или ухудшат ли определенные аминокислотные изменения аффинность связывания для исследуемого набора данных.

«Эта комбинация MM-GBSA с подходом к модели нейронной сети, по-видимому, достаточно эффективна для прогнозирования эффекта аминокислотных изменений, не используемых во время обучения модели», — сказал Маранас.

Модель также позволила прогнозировать силу связывания различных уже наблюдаемых аминокислотных изменений SARS-CoV-2, наблюдаемых в вариантах Alpha, Beta, Gamma и Delta. Это может создать вычислительные средства для прогнозирования такого сродства в еще не обнаруженных вариантах. Тем не менее, даже несмотря на то, что новый вычислительный инструмент может найти аминокислотные изменения, которые еще больше повышают аффинность связывания, они еще не наблюдались в циркулирующих вариантах. Это может означать, что такие изменения могут помешать другим требованиям продуктивного вирусного заражения.

«Наш метод создает основу для скрининга изменений аффинности связывания в результате неизвестных изменений одной или нескольких аминокислот. Следовательно, предлагая ценный инструмент для оценки циркулирующих в настоящее время и предполагаемых будущих вирусных вариантов с точки зрения их родства к ACE2 и большей заразности», — сказали ученые.

Также «Судебно-юридическая газета» писала, что некоторые люди могут получить гипериммунитет от коронавируса: защитит даже от «Дельты.

Добавим, что известно, передается ли штамм «Дельта» через поверхности.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал и на Twitter, чтобы быть в курсе самых важных событий.