Wie das neuartige coronavirus breitet, es ist Kommissionierung bis neue Mutationen—zum besseren oder schlechteren.
Nun, Howard Hughes Medical Institute Investigator Jesse Bloom und seine Kollegen katalogisiert haben, wie fast 4.000 verschiedene Mutationen verändern SARS-CoV-2 die Fähigkeit zum binden an menschlichen Zellen.
Ihre Daten, die öffentlich online verfügbar, da eine interaktive Karte, ist eine neue Ressource für Forscher, die die Entwicklung von antiviralen Medikamenten und Impfstoffen zur Bekämpfung COVID-19, die ansteckende Krankheit, die durch SARS-CoV-2. Die Arbeit zeigt auch, wie die einzelnen Mutationen beeinflussen möglicherweise das virus ist Verhalten, berichtet das team 11. August 2020 in der Zeitschrift Cell.
„Wir wissen nicht, wie sich das virus entwickeln wird, aber jetzt haben wir die Möglichkeit zu schauen, die Mutationen, die auftreten können, und Ihre Auswirkungen sehen“, sagt Bloom, ein Virologe an der Fred Hutchinson Cancer Research Center.
Jedes mal, wenn ein virus repliziert, es abholen können neue genetische Mutationen. Viele dieser Mutationen haben keine Auswirkung auf ein virus Verhalten. Andere könnten das virus besser oder schlechter zu infizieren Menschen. Inwieweit Mutationen machen vielleicht SARS-CoV-2 gefährlicher wurde eine offene und umstrittene Frage. Ärzte und Wissenschaftler haben analysiert, genetische Unterschiede in der virus-Proben, die von COVID-19 Patienten auf der ganzen Welt, die Jagd nach hinweisen, um die Krankheit zu verbreiten. Aber bis jetzt hatte niemand umfassend verknüpften möglichen Mutationen, Ihre funktionelle Auswirkung auf die SARS-CoV-2.
Die neue Studie konzentriert sich auf Mutationen, die zu einem wesentlichen Teil von SARS-CoV-2—seine „spike protein.“ Dieses protein bindet an ein protein auf den menschlichen Zellen, die sogenannten ACE2, ein notwendiger Schritt für eine Infektion. Mutationen im spike-protein könnte sich ändern, wie auch die SARS-CoV-2 sticks—und damit infiziert—die menschlichen Zellen.
Bloom ‚ s-team gezüchtet Hefe-Zellen zum anzeigen eines fragment des spike-proteins auf Ihrer Oberfläche. Dieses fragment, genannt die rezeptor-bindende Domäne, macht der direkte Kontakt mit ACE2. Die Forscher systematisch erstellte Tausende von Versionen des fragments—mit jeweils unterschiedlichen Mutationen. Dann haben Sie gemessen, wie gut diese mutierten Fragmente stecken zu ACE2. Dass lassen Sie Sie bewerten, wie verschiedene Mutationen, die möglicherweise Auswirkungen auf die Funktion des bindenden Domäne.
Die Daten zeigen, dass viele mögliche Mutationen könnten das virus binden an menschlichen Zellen stärker. Aber diese Mutationen scheinen nicht zu werden, Fuß zu fassen in zirkulierenden Versionen des virus.
„Dies deutet darauf hin, dass es eine Art sweet-spot, wo, wenn das virus binden können ACE2 ziemlich gut, dann ist es in der Lage, Menschen zu infizieren,“ Bloom sagt. „Vielleicht gibt es keine evolutionäre Notwendigkeit für Sie, um besser zu werden.“
Andere Mutationen, die es schwieriger für die spike-protein zu binden, um Zellen oder verhindert das protein korrekt Falten in seine endgültige Form, die das team gefunden. Versionen der Viren mit diesen Mutationen vielleicht weniger wahrscheinlich, Fuß zu fassen, weil Sie nicht infizieren Zellen als effektiv. Das team der gezielte Labor-tests sind nicht eine perfekte proxy für wie Mutationen betreffen das virus in der Natur, wo viele andere Faktoren, die beeinflussen, wie effektiv er verbreitet—aber Sie sind ein nützlicher Ausgangspunkt.
Die Daten werden auch wertvoll für die Forscher die Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen zur Bekämpfung COVID-19, sagt Tyler Starr, postdoc in der Bloom ‚ s-lab, die das Projekt leitete, neben student Allie Greaney. Das Verständnis der Auswirkungen von Mutationen führen kann, die Entwicklung von Medikamenten, die weiterhin zu arbeiten, da das virus im Laufe der Zeit ändert. Plus, Starr sagt, „es ist klar, dass Antikörper, die an diese Teil des virus sind wirklich gute, schützende Antikörper, die wir möchten, zu eruieren, mit einem Impfstoff.“
Studie Co-Autor Neil King und seinem Labor an der Universität von Washington arbeitet bereits an solchen Impfstoffen. Sein team ist die Konstruktion künstlicher Proteine, die mimik-Komponenten des virus. Als Teil eines Impfstoffs, solche Proteine könnten potenziell Zug Menschen, die das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern, die gezielt an den coronavirus. Die Forscher verändern die künstliche Proteine, um Sie stabiler und einfacher zu produzieren in großen Mengen als die natürlichen Varianten der Proteine.