Zespół badaczy z Duke Human Vaccine Institute wykazał np., że dzięki nabyciu mutacji w białku kolca, jeden z takich wariantów zyskał zdolność "przeskakiwania" z ludzi na norki i z powrotem. Inne warianty - w tym Alpha, który pojawił się po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii, Beta, który pochodzi z Afryki Południowej czy Gamma, po raz pierwszy zidentyfikowany w Brazylii - niezależnie od siebie rozwinęły takie mutacje kolców, które zwiększyły ich zdolność do szybkiego rozprzestrzeniania się w populacjach ludzkich i opierały się niektórym przeciwciałom.

"Kolec na powierzchni wirusa SARS-CoV-2 pomaga mu przedostawać się do wnętrza komórek gospodarza - tłumaczy starsza autorka badania dr Priyamvada Acharya. - Zmiany w białku kolców determinują więc zakaźność wirusa, to, jak daleko i jak szybko się rozprzestrzenia".

"Niektóre warianty kolca występują w różnych czasach i różnych miejscach na całym świecie, a powstały niezależnie od siebie. Aby zwyciężyć z pandemią, musimy zrozumieć mechanikę tych mutacji" - dodaje.

Acharya i jej współpracownicy opracowali modele strukturalne do identyfikacji zmian w białku kolca. Za pomocą mikroskopii krioelektronowej mogli zwizualizować tę cząstkę na poziomie atomowym, a testy wiązania poszczególnych białek umożliwiły zespołowi odtworzenie działania prawdziwego wirusa. Następnie zespół wykorzystał analizę obliczeniową do zbudowania modeli pokazujących działające mechanizmy strukturalne.

"Budując szkielet kolca, mogliśmy zobaczyć, jak się on porusza i jak ten ruch zmienia się wraz z mutacjami - tłumaczy dr Rory Henderson, współautor publikacji. - Różne warianty kolców nie ruszają się w ten sam sposób, ale wykonują to samo zadanie. Warianty, które po raz pierwszy pojawiły się w Afryce Południowej i Brazylii, wykorzystują jeden mechanizm, podczas gdy wariant brytyjski i ten obecny u norek - inny".

Eksperymenty pokazały jednak, że wszystkie nowe warianty - powstałe w wyniku mutacji białek kolca - wykazują zwiększoną zdolność do wiązania się z komórkami gospodarza, a w szczególności z receptorem ACE2. Te same mutacje przyczyniły się jednocześnie do powstania wirusów mniej podatnych na przeciwciała gospodarza, budząc obawy, że ciągła kumulacja mutacji kolców może zmniejszyć skuteczność obecnych szczepionek.

"Nasze badanie rzuciło światło na złożoność tego - podsumowują autorzy. - To zdumiewające, jak wiele różnych sposobów ma on na to, aby stawać się bardziej zakaźnym i inwazyjnym. Natura jest sprytna".

O wynikach swoich ustaleń poinformowali na łamach czasopisma "Science".

Źródło: DOI: 10.1126/science.abi6226 (PAP)

Katarzyna Czechowicz