Белки — пособники коронавируса

Инфекция COVID–19 (Corona- virus Disease – 2019), вызванная доселе неизвестным вирусом SARS-CoV-2, очень быстро охватила весь земной шар. Ученые, клиницисты и биохимики не могли остаться в стороне и принялись за исследование причин высокой инфекционности коронавируса.

Вирусы устроены очень просто, из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и белка. Белки образуют защитную капсулу (капсид), в которой находится нуклеиновая кислота – генетический материал вируса. Некоторые вирусы имеют дополнительную липидную оболочку – суперкапсид, в которую встроены белки-пепломеры, напоминающие шиповидные отростки. У коронавирусов пепломеры располагаются в виде солнечной короны, благодаря чему они и получили свое название. В отличие от клетки в вирусах белков мало, но все они нужны ему для выживания и проникновения в клетку. Чтобы не дать вирусу распространиться, необходимо понимать, что делает каждый вирусный белок. Воспроизводит себя вирус с помощью органелл зараженной клетки хозяина. Но сначала ему нужно попасть в клетку. Делает вирус это следующим образом. С помощью белка-пепломера он прикрепляется к белку-рецептору клетки ACE2 (Angiotensin-Converting Enzyme 2). У SARS-CoV-2 пепломер более сильно связывается с клеточным рецептором, поэтому и проникающая способность у него выше, чем у других вирусов.

Исследователи из института Рагона, Гарварда и Массачусетского технологического института совместно с коллегами со всего мира провели обширное исследование по поиску типов клеток, которые становятся мишенями для коронавируса. В исследовании приняли участие 63 ученых из 49 организаций. Задача исследования − найти клетки в человеческом организме, которые производят одновременно два белка, помогающих вирусу SARS-CoV-2 проникать в клетку. Первый белок – рецептор ACE2, с которым связывается вирусный белок-пепломер. Второй белок – фермент TMPRSS2, который помогает активировать пепломер. По результатам анализа РНК, полученной из человеческих клеток каждого типа тканей, оказалось, что больше всего таких белков содержат клетки легких, носовых проходов и кишечника. Исследователи изучили сотни типов клеток из этих органов и сравнили результаты с клетками из других органов. Так были выявлены клетки-мишени коронавируса. В носовых проходах – это секреторные клетки, которые производят слизь. В легких – это пневмоциты II типа, выстилающие альвеолы (воздушные мешочки) и поддерживающие их в открытом состоянии. В кишечнике – энтероциты, которые отвечают за поглощение питательных веществ.

Для лечения и профилактики вирусной инфекции часто используют интерферон, белок естественной защиты от вирусов и патогенов, он стимулирует иммунную систему и подавляет синтез вирусных белков. Исследователи обработали интерфероном клетки дыхательного эпителия in vitro и с большим удивлением обнаружили, что он повышал активность гена рецептора ACE2, в результате чего усиливался синтез рецептора в клетке. Иными словами, интерферон выступал пособником коронавируса. Это означает, что коронавирусы в ходе эволюции научились использовать защиту клеток-хозяев себе во благо. Такая стратегия присуща не только коронавирусу. Практически все вирусы используют белки хозяина для выживания и распространения.

Справедливости ради отметим, что во многих случаях интерферон помогает. Не все вирусы связываются с ACE2. А если и связываются, то слабо. Могут быть индивидуальные особенности организма, или эффект может зависеть от дозы. Тем не менее результаты этого исследования показывают, что нужно с осторожностью относиться к использованию интерферона для лечения больных коронавирусной инфекцией. С одной стороны, этот препарат стимулирует гены, участвующие в иммунной защите, а с другой – увеличивает количество рецептора ACE2, необходимого вирусу SARS-CoV-2 для проникновения в клетку. Ученые сейчас активно работают над созданием ингибиторов ACE2, которые помогут остановить развитие вируса в организме.

(Cell, 22 Апреля, 2020)