Naukowcy rozszyfrowują mechanizm infekcji pierwszego odkrytego ludzkiego koronawirusa

W 1965 roku odkryto pierwszy ludzki koronawirus, znany jako hCoV-229E. Ten wirus, należący do rodzaju Alphacoronavirus, jest jednym z siedmiu koronawirusów zdolnych do zakażania ludzi. Wywołuje on objawy podobne do przeziębienia, takie jak ból głowy, katar i ból gardła. Chociaż infekcje hCoV-229E są zazwyczaj łagodne, mogą stanowić poważne zagrożenie dla noworodków, zwłaszcza gdy występują jednocześnie z wirusem RSV (respiratory syncytial virus). 

Niedawno zespół naukowców z Academia Sinica i Narodowego Uniwersytetu Tajwańskiego przeprowadził pionierskie badania nad mechanizmem, w jaki sposób hCoV-229E infekuje ludzkie komórki. Wykorzystując zaawansowane technologie, takie jak kriomikroskopia elektronowa (cryo-EM) i spektrometria masowa, naukowcy stworzyli model atomowy interakcji białka kolca wirusa z ludzkim receptorem. Badanie to zostało opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature Communications.

Kluczowym elementem badania było zrozumienie, jak białko kolca hCoV-229E wiąże się z ludzką aminopeptydazą N (hAPN), receptorem, który wirus wykorzystuje do wnikania do komórek. Dzięki zastosowaniu kriomikroskopii elektronowej naukowcy uzyskali szczegółowy obraz kompleksu białka kolca z hAPN, co pozwoliło na zidentyfikowanie kluczowych miejsc interakcji między wirusem a receptorem.

Dodatkowo, zespół zastosował narzędzie obliczeniowe GlycoSHIELD, opracowane w 2024 roku, aby przeanalizować potranslacyjne modyfikacje glikozylacji białka kolca. Glikozylacja, czyli proces dodawania łańcuchów cukrowych do białek, odgrywa istotną rolę w maskowaniu wirusa przed układem odpornościowym gospodarza. Analiza wykazała, że z czasem białko kolca hCoV-229E zwiększa stopień glikozylacji, co pomaga wirusowi unikać odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Ten mechanizm, znany jako osłona glikanowa, jest również obserwowany w przypadku wirusa grypy i odgrywa ważną rolę w opracowywaniu szczepionek.

Odkrycia te mają istotne znaczenie dla zrozumienia ewolucji wirusa i jego zdolności do unikania odpowiedzi immunologicznej. Zwiększona glikozylacja białka kolca może być wynikiem adaptacji wirusa do presji selekcyjnej ze strony układu odpornościowego gospodarza, co pozwala mu na skuteczniejsze rozprzestrzenianie się w populacji ludzkiej. Zrozumienie tego mechanizmu może pomóc w opracowaniu nowych strategii terapeutycznych, które będą w stanie skuteczniej neutralizować wirusa.

Ponadto, badanie to podkreśla znaczenie zaawansowanych technologii, takich jak kriomikroskopia elektronowa i spektrometria masowa, w badaniach nad strukturą i funkcją wirusów. Dzięki tym technikom naukowcy mogą uzyskać szczegółowe informacje na poziomie atomowym, co jest kluczowe dla zrozumienia mechanizmów infekcji i opracowywania skutecznych terapii.

W kontekście globalnych zagrożeń zdrowotnych, takich jak pandemia COVID-19 wywołana przez SARS-CoV-2, badania nad innymi koronawirusami, takimi jak hCoV-229E, nabierają szczególnego znaczenia. Poznanie mechanizmów infekcji i unikania odpowiedzi immunologicznej przez te wirusy może dostarczyć cennych informacji, które pomogą w walce z obecnymi i przyszłymi zagrożeniami epidemicznymi.

Wnioski płynące z tego badania mogą również przyczynić się do opracowania bardziej skutecznych szczepionek i terapii przeciwwirusowych. Skierowanie uwagi na mechanizmy glikozylacji i osłony glikanowej może otworzyć nowe kierunki badań w dziedzinie immunologii i wirusologii. Dzięki temu możliwe będzie opracowanie strategii, które będą w stanie skuteczniej przeciwdziałać infekcjom wywoływanym przez koronawirusy i inne patogeny.

Badania nad mechanizmem infekcji hCoV-229E dostarczają cennych informacji na temat interakcji wirusa z komórkami gospodarza oraz strategii, jakie wirus stosuje, aby unikać odpowiedzi immunologicznej. Odkrycia te mają potencjał przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia i zapobiegania infekcjom koronawirusowym, co jest szczególnie istotne w obliczu obecnych i przyszłych zagrożeń zdrowotnych.