Opdagelse af ny COVID-infektionsmekanisme giver et fingerpeg om SARS-CoV-2-spring til mennesker

Den originale SARS-CoV-2-virusstamme, der dukkede op i begyndelsen af ​​2020, var i stand til at hænge på sukkerarter kendt som sialinsyrer, der findes på overfladen af ​​menneskelige celler, en evne, som senere stammer ikke beholdt.

Denne binding blev fundet ved hjælp af en kombination af magnetisk resonans og ekstremt præcis billeddannelse i høj opløsning, udført på Rosalind Franklin Institute og University of Oxford og offentliggjort i tidsskriftet Science denne uge.

Denne unikke evne i den tidlige stamme rejser også muligheden for, at det er sådan, virusset først blev overført fra dyr til mennesker.

Efterfølgende varianter af bekymring, såsom Delta og Omicron, har ikke denne evne til at få fat i sialinsyre og er afhængige af receptorer på deres kronespidser for at binde sig til proteiner kaldet ACE2 på humane celler.

Et internationalt hold ledet af forskere ved Rosalind Franklin Institute brugte magnetisk resonans og komplekse billeddannelsesteknikker til at undersøge nærmere. Ved at bruge en nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi-teknik kaldet saturation transfer difference, udviklede de en ny, sofistikeret analysemetode til at løse det komplekse problem. De har kaldt teknikken universal saturation transfer analysis (uSTA).

Professor Ben Davis fra Rosalind Franklin Institute og University of Oxford, en af ​​avisens seniorforfattere, sagde:"To af de igangværende mysterier med coronavirus-pandemien er mekanismerne bag virusoverførsel og oprindelsen af ​​det zoonotiske spring.

"Der er beviser for, at nogle influenzavirus kan fange sialinsyre på overfladen af ​​menneskelige værtsceller, og dette er blevet set i Mellemøsten Respiratory Syndrome (MERS), som er en coronavirus. Selvom SARS-CoV-2-varianter af bekymring ikke havde vist denne mekanisme, viser vores forskning, at den virale stamme, der dukkede op i begyndelsen af ​​2020, kunne bruge dette som en måde at komme ind i menneskelige celler."

Bindingsmekanismen findes i enden af ​​det N-terminale domæne, som er en del af virussen, der udvikler sig hurtigere. Domænet har tidligere været impliceret i sialinsyrebinding, men indtil Rosalind Franklin Institute-teamet anvendte højopløsnings præcisionsbilleddannelse og -analyse, var dette ubevist.

Med hensyn til hvorfor virussen har kasseret sukkerbindingsfunktionen, da den har udviklet sig til nye varianter, antager professor Davis, at det kan være nødvendigt for det første zoonotiske spring ind i mennesker fra dyr, men at det derefter kan skjules, indtil det er nødvendigt igen - især hvis funktionen stort set er skadelig for virussens mission med replikation og infektion i mennesker.

Fundet korrelerer med beviser fra den første bølge i Italien. Det italienske Genomics Consortium så en sammenhæng mellem sværhedsgraden af ​​COVID-19 sygdom og genetik, da patienter med en bestemt genmutation - en, der påvirker typen af ​​sialinsyre på celler - var underrepræsenteret på intensivafdelinger. Dette antydede, at virussen havde lettere ved at inficere nogle genotyper sammenlignet med andre.

Professor James Naismith, direktør for Rosalind Franklin Institute, siger:"Med vores ultrahøjpræcisionsbilleddannelse og nye analysemetode kan vi se en hidtil ukendt struktur for enden af ​​SARS-CoV-2-spidsen. Det fantastiske er at vores fund korrelerer med, hvad de italienske forskere bemærkede i den første bølge, hvilket tyder på, at dette var en nøglerolle i tidlig infektion.

"Den nye teknik kan bruges af andre til at kaste lys over andre virale strukturer og besvare ekstremt detaljerede spørgsmål. Dette arbejde er et eksempel på de unikke teknologier, som Rosalind Franklin Institute blev oprettet for at udvikle." + Udforsk yderligere

Nanobodies har nøglen til billeddannelse af COVID-19