ساختار مولکولی Omicron می تواند به توضیح تسلط جهانی آن کمک کند

پس از اینکه برای اولین بار در نوامبر گذشته در آفریقای جنوبی شناسایی شد، Omicron سریعتر از هر نوع قبلی ویروس کرونا SARS-CoV-2 در سراسر جهان پخش شد.

به راحتی حتی ازمایش ان تایم کسانی را که واکسینه شده بودند یا قبلاً کووید-19 داشتند، آلوده کرد. برای اینکه بدانند چگونه توانست این کار را انجام دهد،

دانشمندان به تکنیک‌هایی مانند میکروسکوپ الکترونی کریو برای تجسم ساختار مولکولی Omicron در وضوح نزدیک به اتم روی آورده‌اند.

با مقایسه ساختار Omicron با نسخه اصلی SARS-CoV-2 و انواع دیگر آن، آنها شروع به روشن کردن این موضوع کرده‌اند.

ویژگی‌های ویروس بسیار جهش‌یافته آن را قادر می‌سازد تا از دفاع ایمنی بدن فرار کند و در عین حال توانایی خود را نیز حفظ کند.

برای حمله به سلول های یک فرد و آنها شروع کرده اند به این که چرا به نظر می رسد Omicron باعث بیماری خفیف تری نسبت به انواع قبلی می شود.

پریاموادا آچاریا، زیست‌شناس ساختاری در موسسه واکسن انسانی دوک در دورهام، ازمایش ان تایم کارولینای شمالی، می‌گوید: «Omicron از نظر ساختاری بسیار متفاوت از همه انواع دیگری است که تاکنون شناخته‌ایم.

فرار از دفاع ایمنی

Omicron ده ها جهش دارد که در سویه اصلی SARS-CoV-2 که محققان برای اولین بار در ووهان چین شناسایی کردند،

دیده نشده است. بیش از 30 مورد از این جهش‌ها در پروتئین سنبله روی سطح ویروس کرونا هستند که به ویروس کمک می‌کند.

تا به سلول‌های میزبان بچسبد و آنها را آلوده کند. به نظر می رسد ازمایش ان تایم هیچ گونه قبلی SARS-CoV-2 تغییرات ژنتیکی زیادی را انباشته نکرده باشد.

در مقایسه، انواع دلتا و آلفا، که در اوایل همه‌گیری غالب بودند، هر کدام تقریباً ده جهش در پروتئین‌های خود دارند.

پانزده جهش سنبله Omicron در دامنه اتصال گیرنده پروتئین (RBD) یافت می شود، ناحیه ای که برای ورود به سلول های فرد به گیرنده ای به نام ACE2 متصل می شود.

یک تیم تحقیقاتی از جمله دیوید ویزلر، زیست شناس ساختاری در دانشگاه واشنگتن در سیاتل، نشان داده است که این تغییرات،

همراه با 11 جهش در ناحیه ای از سنبله به نام دامنه N ترمینال، نواحی پروتئین را کاملاً بازسازی کرده است.

با آنتی بادی های "خنثی کننده" شناسایی می شوند. این آنتی بادی ها پس از دریافت واکسن علیه SARS-CoV-2 یا آلوده شدن فرد ایجاد می شوند.

آنها بعداً پاتوژن را می شناسند و از ورود آن به سلول ها جلوگیری می کنند. بازسازی به شدت توانایی اکثر آنتی بادی های خنثی کننده برای تشخیص ویروس را مختل می کند.

با چنین تغییر شکل بزرگی، این سوال بزرگ وجود دارد که چگونه Omicron همچنان می تواند به شدت به ACE2 متصل شود.

برای انجام آزمایش های خود بصورت نمونه گیری در منزل کافی است به وب سایت آزمایش آن تایم مراجعه نمایید.

برخی از جهش‌ها در RBD Omicron

سوبرامانیام و همکارانش به این سوال پاسخ دادند که نشان دادند اگرچه برخی از جهش‌ها در RBD Omicron مانع از اتصال آن به ACE2 می‌شود،

برخی دیگر آن را تقویت می‌کنند. به عنوان مثال، جهش K417N یک پل نمک کلیدی را مختل می کند پیوندی بین تکه های پروتئین،

با بار مخالف که به پیوند پروتئین اسپایک به ACE2 کمک می کند. با این حال، ترکیبی از جهش‌های دیگر به تشکیل پل‌های نمکی و پیوندهای هیدروژنی جدید کمک می‌کند.

پیوند با ACE2 را تقویت می‌کند. اثر خالص این است که Omicron به ACE2 قوی‌تر از نسخه اصلی SARS-CoV-2 و به شدت نوع دلتا متصل می‌شود.

Veesler و همکارانش همچنین 2 فعل و انفعالات افزایش یافته بین RBD Omicron و ACE2 یافته اند. Veesler می‌گوید Omicron یک "محلول مولکولی بسیار ظریف را اتخاذ کرده است،

در آن جهش‌ها واسطه گریز از سیستم ایمنی هستند و در عین حال اتصال گیرنده‌ها را افزایش می‌دهند."

مارتین هالبرگ، زیست‌شناس ساختاری در موسسه کارولینسکا در استکهلم، کار این گروه‌ها را تحسین می‌کند، اما خاطرنشان می‌کند.

این یک سوال باز است که چگونه برخی ازمایش ان تایم از آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده هنوز می‌توانند Omicron را شناسایی کنند. او می افزاید،

اگر محققان بتوانند مبنای ساختاری این شناخت را درک کنند، ممکن است به مقابله با انواعی که در آینده ظاهر می شوند کمک کند.

رازهای ماندگار

برخی از مطالعات ساختاری نیز توضیحات احتمالی را برای یکی دیگر از ویژگی‌های Omicron ارائه کرده‌اند، به نظر می‌رسد که در عفونت ریه‌ها مشکل بیشتری نسبت به بینی و گلو دارد.

برخی از دانشمندان می گویند این ممکن است توضیح دهد که چرا به نظر می رسد Omicron باعث بیماری خفیف تری نسبت به انواع دیگر می شود.

بسیاری از مطالعات بر روی دو مکانیسم احتمالی تمرکز دارند که توسط آن SARS-CoV-2 و انواع آن ممکن است پس از اتصال به ACE2 وارد سلول‌های فرد شوند.

اولین مورد شامل آنزیمی بر روی سلول های میزبان به نام TMPRSS2 است که تکه ای از سنبله را می شکند و ناحیه ای را که در غشای سلول ها قرار می گیرد، آشکار می کند.

در نهایت، ویروس با سلول ها ترکیب می شود و مواد ژنتیکی ازمایش ان تایم خود را مستقیماً به آنها تزریق می کند.

مسیر آهسته‌تر دیگر شامل ورود ویروس به سلول‌های میزبان از طریق حباب‌هایی به نام اندوزوم قبل از انتشار محتویات آن است.

چندین گروه شواهدی یافته اند که نشان می دهد Omicron مسیر کندتر را ترجیح می دهد. به عنوان مثال، Veesler و همکارانش دریافتند.

برش پروتئین سنبله، مورد نیاز برای مسیر TMPRSS2، برای Omicron کمتر از دلتا کارآمد است. محققان همچنین خاطرنشان کردند.

سطوح بالاتر TMPRSS2

در ریه‌ها نسبت به راه‌های هوایی فوقانی وجود دارد که احتمالاً ترجیح Omicron برای عفونت بینی و گلو را توضیح می‌دهد.

اما همه موافق نیستند ازمایش ان تایم که Omicron این مسیر ورودی را ترجیح می دهد. بینگ چن، زیست‌شناس ساختاری در دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون،

ماساچوست، خاطرنشان می‌کند که برخی از گروه‌ها شواهدی را مبنی بر مکانیزم کمی متفاوت از هر یک از دو مورد دیگر گزارش کرده‌اند. او در عوض پیشنهاد می‌کند که ملایمی Omicron مربوط به ACE2 است.

برای اتصال به ACE2، RBD ویروس باید از حالت «پایین» به «بالا» برگردد. در یک پیش چاپ ۷، چن و همکارانش شواهدی را گزارش کرده‌اند.

نشان می‌دهد RBD Omicron به دلیل تغییر ساختاری ناشی از یکی از جهش‌های متعدد آن، در حرکت به ساختار «بالا» مشکل دارد.

در نتیجه، Omicron به سطوح بالاتری از ACE2 برای ترکیب با سلول های میزبان نسبت به انواع دیگر نیاز دارد.

چن می‌گوید: «این می‌تواند توضیح دهد که چرا Omicron واقعاً سلول‌های ریه را ازمایش ان تایم آلوده نمی‌کند،

زیرا سلول‌های ریه معمولاً سطح ACE2 بسیار پایین‌تری در مقایسه با سلول‌های دستگاه تنفسی فوقانی دارند. او می افزاید، اما تحقیقات بیشتری لازم است.