Warsztaty COVID-21

Koronawirus SARS-CoV-2 powodujący u ludzi chorobę zakaźną dróg oddechowych COVID-19, wywołał globalną pandemię, w wyniku której zostało już zainfekowanych ponad 100 mln  ludzi na Ziemi w wyniku czego zmarło do tej pory 2 mln osób. Od samego początku pandemii wiele ośrodków badawczych na całym świecie rozpoczęło swoisty wyścig z czasem mający na celu uchronić ludzkość przed zarażeniem koronawirusem oraz przed zachorowaniem na jednostkę chorobową COVID-19, wywoływaną przez tegoż koronawirusa, co było sporym wyzwaniem, gdyż koronawirus charakteryzuje się stosunkowo dużą transmisją i długim, trwającym 14 dni, okresem wylęgania. Ponadto rozprzestrzenianiu się zachorowań sprzyjał fakt częstego bezobjawowego zakażania osób, które w ten sposób stawały się nieświadomymi wektorami koronawirusa, rozprzestrzeniającego się w wyniku bliskiego kontaktu z osobami trzecimi. Prace biegły dwutorowo gdyż zarówno pracowano nad szczepionką jak i nad lekiem, który by hamował namnażanie się koronawirusa w organizmie człowieka. Aby uratować świat przed pandemią wywołaną przez koronawirus COVID-19 w początkowej badań naukowcom udało się zsekwencjonować kod genetyczny koronawirusa, co w następnym kroku pozwoliło określić jego kształt strukturę przestrzenną i zidentyfikować kluczowe białka odpowiadające za wnikanie koronawirusa do komórek żywiciela. Genom koronawirusa SARS-CoV-2 to cząstka RNA, która zawiera ok. 30 000 zasad kodujących 15 genów, w tym gen S, który koduje białko fuzyjne SPIKE znajdujące się na powierzchni otoczki koronawirusowej, pośredniczące w fuzji białka  z receptorem powierzchniowym, wykorzystywane do infekowania przez  koronawirusa komórki żywiciela. Białka te w postaci kolców o długości 9–12 nm wystających z membrany koronawirusa, który ma kształt kulisty o średnicy od 60 do 140 nm, łącza się z ludzkim receptorem enzymu konwertującego angiotensynę-2 (ACE-2) dzięki czemu cały koronawirus wnika do komórki żywiciela. Białka ACE-2 znajdują się głównie w komórkach płucnych z tego też powodu koronawirus ten głównie powoduje infekcje dróg oddechowych atakując przeważnie komórki płucne. Dość szybko, bo już w lutym ubiegłego roku (kod PDB: 6VXX, 5.02.2020) w bazie PDB pojawiły się pierwsze struktury przestrzenne białka SPIKE, co otworzyło drogę do ich modelowania teoretycznymi metodami dynamiki molekularnej. Obecnie w bazie danych PDB znajduje się ponad 1950 struktur tego białka z różnymi mutacjami kluczowymi ze względu na przyłączanie się koronawirusa do receptora ACE-2. Proces i mechanizm przyłączania się koronawirusa do receptora ACE-2 obrazują schematycznie poniższe rysunki.

Rysunek 3 Schemat budowy koronawirusa z wyszczególnieniem struktury białka SPIKE oraz sposób łączenia w/w białka do receptora ACE-2

Badania genetyczne wykazały, że koronawirus COVID-19 dość szybko zaczął mutować. Do tej pory w sumie zaobserwowano już 9654 mutacji^​1​, które odpowiadają 400 różnym obszarom strukturalnym białka SPIKE koronawirusa^​2​. W domenie wiążącej receptor (RBD), która jest zaangażowana w interakcje z ludzkim receptorem enzymu konwertującego angiotensynę-2 (ACE-2) i powodującą infekcję prowadzącą do choroby COVID-19, znaleziono  44 mutacje, które obejmowały reszty w odległości 3.2 Å oddziałujące z receptorem ACE-2. Jedna z mutacja okazała się bardzo ważna z punktu widzenia rozprzestrzeniania się choroby. Mutacja D614G zwiększyła infekcyjność koronawirusa, gdyż spowodowała szybsze wnikanie koronawirusa do komórki żywiciela^​3​. Jeszcze w lutym ubiegłego roku 2020 mutacja ta nie występowała, a już trzy miesiące później, w maju 2020 stanowiła 70% populacji koronawirusa wykrywanego w testach.

Projekt sponsorowany przez: