SARS-CoV-2 volgt voorspelbare mutatievoetstappen

SARS-CoV-2 volgt voorspelbare mutatievoetstappen

Nieuw onderzoek van de Universiteit van Nebraska-Lincoln heeft feitelijk onthuld dat de anomalieën die optreden bij de COVID-19-veroorzakende SARS-CoV-2-infectie in het huishouden lijken te voorkomen – of op zijn minst de categorie coronavirussen die het gevaarlijkst zijn voor de mens wezens.

Na de zeer vroege ontwikkeling van SARS-CoV-2 te hebben vergeleken met die van zijn naaste dierbaren, de bètacoronavirussen, ontdekte de Nebraska-groep dat SARS-CoV-2-afwijkingen in vrijwel dezelfde gebieden voorkomen, zowel genetisch als ook structureel.

De mutatieovereenkomsten tussen SARS-CoV-2 en ook zijn voorlopers, bestaande uit de mens-infecterende SARS-CoV-1 en ook MERS-CoV, kunnen helpen om voorspellingen te doen over hoe de COVID-veroorzakende infectie zeker zal blijven vorderen, beweerden de wetenschappers.

"Het probleem van het kijken naar slechts één virus tegelijk is dat je het bos door de bomen verliest", beweerde Katherine LaTourrette, een doctoraalstudente in het Complex Biosystems-programma in Nebraska. "Door naar dit grote geheel te kijken, waren we in staat om de mutatiekarakter van SARS-CoV-2.”

"Dat gaat in op deze vragen van: zullen vaccins op lange termijn effectief zijn? Welke varianten gaan er sluipen? Hebben we die boostershot nodig? Gaan gevaccineerde mensen een tweede keer besmet worden?”

'De kans is het grootst dat je in de roos valt'

De erfelijke code van een infectie stelt het vermogen vast om cellen te besmetten en hen ook te begeleiden om nog meer duplicaten van zichzelf te maken. Die code omvat basisstoffen, of nucleotiden, met afwijkingen die overal optreden waar die nucleotiden worden opgenomen, afgetrokken of voor elkaar worden uitgewisseld. Veel anomalieën hebben weinig of geen resultaat, net zoals pogingen om een ​​gedetailleerd wachtwoord te hacken door slechts één persoonlijkheid te transformeren, waarschijnlijk niet meer zullen werken.

Maar als er voldoende kansen worden geboden, zal een infectie uiteindelijk een anomalie of anomalieën ontdekken die de opbouw van zijn architecturale gewrichten of aminozuren veranderen, voldoende om hem te helpen cellen veel beter aan te vallen en ook te reproduceren - voordelen die hem helpen verschillende andere stress te overtreffen. In sommige situaties kan een gloednieuwe stress bovendien de immuunacties die door bestaande injecties worden gemengd, afwenden, waardoor de groei van gloednieuwe injecties nodig is om zich ertegen te beschermen.

LaTourrette en ook haar adviseur, Hernan Garcia-Ruiz, waren hectische contrasterende mutatiepatronen tijdens infecties die verschillende organische koninkrijken aantasten - planten - toen de SARS-CoV-2-pandemie toesloeg. Om dit te doen, evalueerden de wetenschappers delen van gesequenced DNA van identieke gebieden op het genoom van alle infecties in een categorie. Ze waren vooral op zoek naar single-point anomalieën: coupes waarin slechts één nucleotide daadwerkelijk was getransformeerd. Door ze te identificeren, onderzocht de groep of bepaalde anomalieën optreden tijdens geassocieerde planteninfecties, waarna ze die anomalieën in kaart brachten voor nuttige aminozuuraanpassingen bij de infecties.

"Vaak hebben onderzoekers een specifiek plantenvirus dat ze bestuderen", beweerde LaTourrette. “Ze weten het heel goed. Maar onze vraag was: Groot beeld, wat doet het geslacht? We weten dat variatie niet willekeurig is. Het hoopt zich op in specifieke gebieden van het genoom en die gebieden zijn (soms) consistent in het hele geslacht. Dat zijn meestal gebieden die belangrijk zijn voor zaken als aanpassing aan de gastheer - in feite gebieden die moeten blijven veranderen om samen met hun gastheer te blijven evolueren."

"Dus toen COVID-19 plaatsvond, dachten we, nou, we kunnen de (bètacoronavirus) sequenties downloaden en ze door de pijplijn laten lopen en zien waar de variatie optreedt."

Toen ze dat deden, ontdekten LaTourrette en ook haar medewerkers dat het veronderstelde gezonde eiwit met spikes, dat uit de bètacoronavirussen steekt en ook hun ingang rechtstreeks in de gastheercellen verbergt door extern aan receptoren te binden, snel verandert in alle erkende bètacoronavirussen, bestaande uit SARS-CoV 2.

Ondanks een audit voor slechts 17% van het SARS-CoV-2-genoom, heeft het 'hypervariabele' gezonde eiwit met spikes tot nu toe ongeveer 50% van de volledige anomalieën van de infectie verzameld, ontdekten de wetenschappers. Die anomalieën doen zich voor in precies dezelfde gebieden van het genoom, en ook in dezelfde subeenheden van het spike-gezonde eiwit, zoals ze tegenwoordig in elk ander betacoronavirus hebben.

"Al onze analyses toonden aan dat daar echt de variatie plaatsvindt", beweerde LaTourrette. "Het maakte niet uit wanneer we ernaar keken, naar welke variant we keken - het spike-eiwit was de sleutel."

De groep eindigde bovendien, zoals verschillende andere virologen hebben gedaan, dat het SARS-CoV-2-spike-gezonde eiwit ongeordend is - dat hoewel de aminozuren precies in hetzelfde basisontwerp zijn opgezet, dat ontwerp heeft wat LaTourrette "wat speelruimte" noemde om naar een beetje verschillende opstellingen te gaan. Dat is een probleem, beweerde ze, aangezien het architecturale aanpassingsvermogen het hoogstwaarschijnlijk ook een nuttige schudruimte biedt.

"Mensen kunnen van persoon tot persoon enigszins verschillende celreceptoren hebben", beweerde LaTourrette. “Dus dan moet je een (spike-eiwit)receptor hebben die die kleine verschuivingen kan opvangen. Als het erg geordend was en niet kon verschuiven, dan kon het misschien niet iedereen besmetten. Maar door die flexibiliteit is het een veel beter virus.”

“Kortom, dit gebied is hypervariabel en flexibel. Dus het is een dubbele klap.”

Die hoge kwaliteiten zullen zeker blijven om van SARS-CoV-2 een geweldige tegenstander te maken die waakzaamheid vereist om de directe toekomst af te weren, beweerde LaTourrette. Maar het begrijpen van zijn uithoudingsvermogen, dat de transformerende achtergrond van verschillende andere bètacoronavirussen kan dienen als een verstandig voorproefje van die toekomst, moet virologen en ook vaccinologen helpen bij het plannen als dat nodig is.

Vaccins moeten mogelijk doorgaan met het richten op het onderscheidende gezonde eiwit als SARS-CoV-2 zich ontwikkelt, maar spreken met de mutatiepatronen van bètacoronavirussen kan wetenschappers helpen om te voorspellen welke domeinnamen van het gezonde eiwit het meest en ook het minst waarschijnlijk zullen veranderen. En dat zou een verplaatsend doelwit een stuk gemakkelijker kunnen maken om aan te vallen, beweerde LaTourrette.

"Als je je ogen sluit als je een pijl naar een dartbord gooit, kan hij overal heen", beweerde ze. "Maar door naar de andere (bètacoronavirus) soorten te kijken, heb je een idee van waar het waarschijnlijk zal landen. En je hebt meer kans om die roos te raken."

Hoewel LaTourrette op dit moment eigenlijk is teruggekeerd naar het plantenrijk, beweerde ze dat de mogelijkheid om haar baan aan te passen aan zo'n duwende functie, elke keer als bevredigend werd bevestigd wanneer de tevredenheid kort bleef.

"Voor ons was het bereiken van (overgang) van planten naar coronavirussen een heel positieve manier om te laten zien dat je je wetenschap en je kennis kunt gebruiken, en je kunt het toepassen in het voordeel van de samenleving", beweerde LaTourrette. "We hebben de afgelopen anderhalf jaar een aantal geweldige voorbeelden gezien van groepen die die verschuiving hebben gemaakt."

"Ook al is dit een heel moeilijke tijd en er zijn veel ontberingen, ik denk dat het echt positief is om te zien dat wetenschappers samenkomen en samen kunnen bijdragen aan een goed doel."

LaTourrette en ook Garcia-Ruiz, een universitair docent plantenpathologie aan het Nebraska Center for Virology, voerden het onderzoek uit met de huidige masterstudent Natalie Holste, doctoraalstudent Rosalba Rodriguez-Peñan en ook Raquel Arruda Leme, een wetenschapper die naar Brazilië gaat.