Ученые, использующие компьютерное моделирование для изучения вируса SARS-CoV-2, вызвавшего пандемию COVID-19, обнаружили, что этот вирус лучше всего приспособлен для заражения клеток человека, а не клеток летучей мыши или ящера, что снова вызывает вопросы о его происхождении.
В работе, опубликованной в журнале Nature Scientific Reports, австралийские ученые описывают, как они использовали высокопроизводительное компьютерное моделирование формы вируса SARS-CoV-2 в начале пандемии, чтобы предсказать его способность инфицировать людей.
Их работа была направлена на то, чтобы помочь идентифицировать любых промежуточных животных-переносчиков, которые могли принять участие в передаче вируса и понять есть ли риск, связанный с восприимчивостью домашних животных, таких как кошки и собаки, и сельскохозяйственных животных, таких как коровы, овцы, свиньи и лошади к вирусу.
Ученые из Университета Флиндерса и Университета Ла Троба использовали геномные данные 12 видов животных для кропотливого построения компьютерных моделей ключевых рецепторов белка ACE2 для каждого вида. Затем эти модели были использованы для расчета силы связывания белка-шипа SARS-CoV-2 с рецептором ACE2 каждого вида.
К удивлению ученых, результаты показали, что SARS-CoV-2 связывается с ACE2 на клетках человека сильнее, чем с любым из протестированных видов животных, включая летучих мышей и ящеров. Если бы один из протестированных видов животных был источником, то именно он бы и показал самое высокое связывание с вирусом.
«Люди показали самое сильное спайковое связывание, соответствующее высокой восприимчивости к вирусу, что очень удивительно, если животное было первоначальным источником инфекции у людей», – говорит профессор Университета Ла Троб и автор исследования – Дэвид Винклер.
Компьютерное моделирование показало, что способность вируса связываться с белком ACE2 летучей мыши была низкой по сравнению с его способностью связываться с человеческими клетками. Это свидетельствует о том, что вирус напрямую не передается от летучих мышей человеку. Следовательно, если вирус имеет естественный источник, он мог попасть к людям только через промежуточные виды животных, которых еще предстоит найти.
Компьютерное моделирование, проведенное командой, показывает, что вирус SARS-CoV-2 также относительно прочно связан с ACE2 у ящеров, редких экзотических муравьедов, встречающихся в некоторых частях Юго-Восточной Азии и иногда используемых в качестве еды или для изготовления лекарств. Профессор Винклер говорит, что панголины (ящеры) показали самую высокую энергию связывания шипа из всех животных, которые тестировались в исследовании, – значительно выше, чем летучие мыши, обезьяны и змеи.
“Хотя на ранней стадии пандемии некоторые ученые ошибочно предположили, что они обнаружили SARS-CoV-2 у ящеров (панголинов), это произошло из-за недоразумения, и это утверждение было быстро опровергнуто, поскольку описанный ими коронавирус имел менее 90% генетического сходства к SARS-CoV-2 и, следовательно, не мог быть его предком», – сказал профессор и соавтор исследования Петровский. «Наше исследование показало, что вирус COVID-19 очень хорошо адаптирован для заражения людей».
«Мы также пришли к выводу, что некоторые домашние животные, такие как кошки, собаки и коровы, также могут быть восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2», – добавляет автор исследования профессор Винклер.
Было обнаружено, что связывание белка SARS-CoV-2 S было выше для человеческого ACE2, чем для любых других протестированных видов, с порядком энергии связывания ACE2 от самого высокого до самого низкого: человек> панголин> собака> обезьяна> хомяк > хорек> кошка> тигр> летучая мышь> циветта> лошадь> корова> змея> мышь.
Чрезвычайно важный и открытый вопрос в том, как вирус пришел к заражению людей, в настоящее время имеет два основных объяснения. Вирус мог передаться человеку от летучих мышей через еще не обнаруженное животное-посредник (зоонозное происхождение), но все еще нельзя исключать, что он был случайно выпущен из вирусологической лаборатории. Требуется тщательное научное исследование, чтобы определить, какое из этих объяснений является правильным.
Как и где вирус SARS-CoV-2 адаптировался, чтобы стать таким эффективным патогеном для человека, остается загадкой, заключают исследователи, добавляя, что обнаружение источников заболевания поможет усилиям по защите человечества от будущих пандемий коронавируса.
Источник: Piplani, S., Singh, P.K., Winkler, D.A. et al. In silico comparison of SARS-CoV-2 spike protein-ACE2 binding affinities across species and implications for virus origin. Sci Rep 11, 13063 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-92388-5
Образование:
1) Факультет русской филологии МГОУ (бакалавриат).
2) Факультет журналистики МПГУ (магистратура).
Главный автор статей на mednews.press