Подходът на науката за изчислителните мрежи разкрива нови механизми за заразяване с коронавирус

Група вируси на прилепи, свързани със SARS-CoV-2, също могат да заразят човешки клетки, но използват различен и неизвестен вход.

Докато изследователите все още усъвършенстват как тези вируси заразяват клетките, констатациите могат да помогнат при разработването на нови ваксини, които предотвратяват коронавирусите да причинят нова пандемия.

Публикувайки в списанието, eBioMedicine, екип от изследователи от Вашингтонския щатски университет използва изчислителен подход, базиран на мрежовата наука, за да разграничи група коронавируси, които могат да заразят човешки клетки от тези, които не могат. След това изследователите потвърдиха своите изчислителни резултати в лабораторията, показвайки, че специфичен клъстер от вируси може да зарази както човешки клетки, така и клетки на прилепи.

Това, което откриваме с тези вируси, е, че те са в състояние да влязат в клетките чрез друг механизъм или рецептор и това има много последици за това как и дали биха могли да ни заразят.”


Майкъл Летко, съ-старши автор и асистент, Paul Allen School of Global Health

Междувидовото предаване на коронавирусите представлява сериозна заплаха за глобалното здраве. Въпреки че в дивата природа са открити множество коронавируси, изследователите не са успели да предскажат кои представляват най-голямата заплаха за хората и остават да се борят да разработят ваксини, след като вирусите се разлеят.

„Тъй като посягаме все повече и повече на места, където има взаимодействия между хора и животни, е много вероятно да има много вируси, които ще трябва да бъдат изследвани“, каза също Шира Брошат, професор в Училището по електротехника и компютърни науки. съ-старши автор на статията.

SARS-CoV-2, вирусът, който стои зад продължаващата пандемия, е един от няколкото свързани вируса, който използва своя шипов протеин, за да зарази клетките, като се прикрепи към рецепторен протеин, наречен ангиотензин конвертиращ ензим 2 (ACE2). АСЕ2 рецепторите се намират в много видове човешки тъкани и клетки, включително в белите дробове, сърцето, кръвоносните съдове, бъбреците, черния дроб и стомашно-чревния тракт. В по-ранни проучвания Летко показа, че друга група сарбековируси, семейството, към което принадлежи SARS CoV-2, също може да зарази човешки клетки. Как го правят, все още е загадка. Сарбековирусите се срещат при прилепи и други бозайници по целия свят.

Изследователите започнаха с база данни, която имаше повече от 1,6 милиона записа на сарбековирус. За да разберат по-добре какво отличава животинските вируси, които могат да заразят човешки клетки, от тези, които не могат, изследователите изградиха мрежови карти, показващи свързаността на последователностите на вирусни шипове. Когато екипът фокусира вниманието си върху малка част от шиповия протеин, използван от някои коронавируси за свързване с рецептори, те откриха, че тяхната мрежова карта е подредила вирусите в клъстери, които разделят тези, които могат да заразят човешки клетки, и тези, които не могат.

„Толкова много хора секвенират геноми, защото е доста евтино и лесно за правене, но трябва да осмислите всички тези последователности“, каза Broschat. “Трябва да разберем връзките между последователностите.”

С този много малък участък от шиповия протеин в полезрението си, изследователите след това се обърнаха към лабораторията. Екипът на Летко е специализиран в изследването на това как вирусите инфектират клетките и успя да докаже, че този участък от шиповия протеин може действително да позволи на неинфекциозни, подобни на вируса частици да нахлуят в човешките клетъчни култури. Обширните лабораторни резултати на екипа потвърдиха точността на мрежовата карта.

Изследователите все още не са сигурни кои рецептори са включени и дали този път на инфекция действително е достатъчно ефективен, за да настъпи разпространението между видовете, но те са идентифицирали регион на вирусните шипове, който изглежда е критичен за това как вирусната група може да зарази няколко различни видове клетки в няколко различни вида – информация, която ще бъде от решаващо значение за разработването на ваксини.

Изследователите се надяват, че с откриването на нови вируси в това семейство вируси, учените ще могат да ги разгледат на изчислително ниво и да направят прогноза какво ще правят в лабораторията.

„Това е като детективска история – ловуваш и ловуваш и получаваш историята все по-ясно“, каза Брошат. — А сега, добре, кой е злодеят?

Работата е финансирана от WSU и Paul G. Allen School for Global Health.

Източник:

Вашингтонския държавен университет

Референтен журнал:

Халедиан, Е., et al. (2022) Детерминанти на последователността на навлизането в човешка клетка, идентифицирани в ACE2-независими сарбековируси на прилепи: Комбиниран лабораторен и изчислителен мрежов научен подход. EBioMedicine. doi.org/10.1016/j.ebiom.2022.103990.

.

Add Comment