Ученые, использующие компьютерное моделирование для изучения вируса SARS-CoV-2, вызвавшего пандемию COVID-19, обнаружили, что этот вирус наиболее идеально приспособлен для заражения клеток человека, а не клеток летучей мыши или панголинов, что снова вызывает вопросы о его происхождении.
В статье, 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 и ряд домашних и экзотических животных.
Их работа была направлена на то, чтобы помочь идентифицировать любых промежуточных животных-переносчиков, которые могли сыграть роль в передаче вируса летучих мышей человеку, и понять любой риск, связанный с восприимчивостью домашних животных, таких как кошки и собаки, а также таких животных, таких как коровы, овцы, свиньи и лошади.
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, результаты показали, что SARS-CoV-2 связывается с ACE2 на клетках человека сильнее, чем с любым из протестированных видов животных, включая летучих мышей и панголинов. Если происхождение было от одного из протестированных видов животных, обычно ожидается, что он покажет 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», – говорят исследователи.
«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 происхождения, он мог попасть к людям только через промежуточные виды, которых еще предстоит найти».
Компьютерное моделирование показывает, что вирус SARS-CoV-2 также относительно прочно связан с ACE2 у панголинов, редких экзотических муравьедов, встречающихся в некоторых частях Юго-Восточной Азии и иногда используемых в качестве продуктов питания или традиционных лекарств.
Ученые говорят, что панголины показали самую высокую энергию связывания шипа из всех животных, которые изучались, – значительно выше, чем у летучих мышей, обезьян и змей.
“Хотя на ранней стадии пандемии некоторые ученые ошибочно предположили, что они обнаружили SARS-CoV-2 у панголинов, это произошло из-за недоразумения, и это утверждение было быстро опровергнуто, поскольку описанный ими коронавирус панголинов имел менее 90% генетического сходства с SARS-CoV-2 и, следовательно, не мог быть его предком», – говорят исследователи.
Это и другие исследования показали, однако, что определенная часть шипового белка коронавируса панголина, которая связывает ACE2, была почти идентична таковой из шипового белка SARS-CoV-2.
«Это совместное использование почти идентичного белка почти наверняка объясняет, почему SARS-CoV-2 так хорошо связывается с ACE2 панголина. Белки-шипы панголина и SARS-CoV-2, возможно, приобрели сходство в процессе конвергентной эволюции, генетической рекомбинации между вирусами, или с помощью генной инженерии, без существующего способа различить эти возможности».
«В целом, если отбросить интригующие результаты ACE2 панголина, наше исследование показало, что вирус COVID-19 очень хорошо адаптирован для заражения людей».
Чрезвычайно важный и открытый вопрос о том, как вирус пришел к заражению людей, в настоящее время имеет два основных объяснения.
Откуда появился коронавирус?
Вирус мог передаться человеку от летучих мышей через еще не обнаруженное животное-посредник (зоонозное происхождение), но пока нельзя исключать, что он был случайно выпущен из вирусологической лаборатории.
Требуется тщательное научное исследование, основанное на доказательствах, 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 коронавирусов.
Результаты, первоначально опубликованные на сервере препринтов ArXiv, теперь прошли рецензирование и опубликованы в Scientific Reports.
Источник: