Koronawirus: dlaczego SARS-CoV-2 rozprzestrzenia się tak szybko?

24.04.2020
Aktualizacja: 24.04.2020 12:39
Koronawirus; dlaczego rozprzestrzenia się po całym świecie?
fot. Shutterstock

Jakie cechy strukturalne wirusa SARS-CoV-2 pozwalają mu atakować komórki ludzkie i rozprzestrzeniać się tak skutecznie? Nowe informacje na temat struktury koronawirusa mogą wyjaśnić, dlaczego rozprzestrzenia się on tak szybko wśród ludzi. Prezentujemy kluczowe odkrycia.

Koronawirus: jak dochodzi do rozprzestrzenienia się wirusa?

Nowy koronawirus spowodował ponad 168 000 zakażeń na całym świecie, ta liczba wciąż rośnie. Aby zrozumieć naturę tego wysoce zakaźnego wirusa, naukowcy dokonali porównań z koronawirusem SARS (SARS-CoV) - czynnikiem wywołującym ciężki zespół ostrego układu oddechowego, lepiej znany jako SARS.

SARS-CoV i SARS-CoV-2 mają 86% tej samej sekwencji genomowej. SARS został uznany za przyczynę „pierwszej pandemii XXI wieku”, ponieważ szybko rozprzestrzenił się z kontynentu na kontynent, powodując ponad 8 000 infekcji w ciągu 8 miesięcy - przy 10% śmiertelności przypadków.

Jednak SARS-CoV-2 rozprzestrzenia się znacznie szybciej. W 2003 r. w ciągu 8 miesięcy wystąpiło 8098 przypadków SARS, w których zginęło 774 osób. Natomiast w ciągu 2 miesięcy od wybuchu epidemii SARS-CoV-2 nowy koronawirus zainfekował ponad 82 000 osób, powodując ponad 2800 zgonów.

Co sprawia, że nowy koronawirus jest o wiele bardziej zaraźliwy? Rzucamy okiem na niektóre najnowsze dowody, które pomagają odpowiedzieć na to pytanie.
W szczególności w kilku badaniach genetycznych zbadano mikroskopijną strukturę wirusa, kluczowe białko na jego powierzchni oraz receptor w ludzkich komórkach, które mogą łącznie wyjaśnić, dlaczego wirus może tak łatwo atakować i się rozprzestrzeniać. Białka szczytowe są tym, czego używają koronawirusy do wiązania się z błoną komórek ludzkich, które infekują. Proces wiązania jest aktywowany przez niektóre enzymy komórkowe.

SARS-CoV-2 ma jednak specyficzną strukturę, która pozwala „wiązać się" z co najmniej 10 razy mocniej niż odpowiednie białko szczytowe [SARS-CoV] z ich wspólnym receptorem komórek gospodarza. Częściowo wynika to z faktu, że białko kolca zawiera miejsce, które rozpoznaje i aktywuje się przez enzym zwany furiną.

Furina jest enzymem komórki gospodarza w różnych narządach ludzkich, takich jak wątroba, płuca i jelita cienkie. Fakt, że enzym ten znajduje się we wszystkich ludzkich tkankach, oznacza, że wirus może potencjalnie zaatakować kilka narządów jednocześnie. Niektóre badania wykazały, że SARS-CoV i koronawirusy w tej samej rodzinie nie mają tego samego miejsca aktywacji furiny .

Naukowcy twierdzą, że „miejsce rozszczepiania podobne do furiny” odkryte niedawno w białkach szczytowych SARS-CoV-2 może wyjaśniać cykl życia wirusa i patogenność wirusa.

Gary Whittaker, wirusolog z Cornell University w Ithaca w stanie Nowy Jork, również zbadał białko kolca nowego koronawirusa. „[Miejsce aktywacji furiny] ustawia wirusa zupełnie inaczej niż SARS, jeśli chodzi o jego przenikanie do komórek i prawdopodobnie wpływa na stabilność wirusa, a tym samym na przenoszenie.”- podkreślił prof. Gary Whittaker.

Inne badania potwierdziły pomysł, że miejsce rozszczepiania furiny jest tym, co sprawia, że SARS-CoV-2 transmituje tak skutecznie i szybko.
Naukowcy dostrzegli podobieństwa między SARS-CoV-2 a wirusami ptasiej grypy, zauważając, że białko zwane hemaglutyniną w grypie jest równoważne białku szpiku SARS-CoV-2. Dodatkowo miejsca aktywacji furiny mogą powodować, że wirusy są tak wysoce patogenne.

Koronawirus: kluczowy są receptory na ludzkich komórkach

Białka szczytowe i miejsca aktywacji furiny nie są jednak całą historią: komórka ludzka zawiera również elementy, które czynią ją podatną na nowy koronawirus. Białko szczytowe musi wiązać się z receptorem na ludzkich komórkach zwanym enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2). Badania wykazały, że ACE2 pozwala SARS-CoV-2 zainfekować ludzkie komórki.

Co więcej, SARS-CoV-2 wiąże się z ACE2 z większym powinowactwem niż inne koronawirusy, i jest to jeden z powodów, dla których SARS-CoV-2 wiąże się 10 razy mocniej z komórkami gospodarza niż SARS-CoV.

Powyższe rozważania są niezwykle ważne w kontekście stworzenia szczepionki i odkrycia leku.

Źródło: medicalnewstoday.com