Mária Benová

Čínskym vedcom sa podarilo zistiť, ako sa presne nový koronavírus SARS-CoV-2 v pľúcach naviaže na „dýchaciu“ bunku epitelu, aby si z nej následne mohol urobiť rukojemníka a vyprodukovať v nej viac vírusov, svojich klonov. Ide o objav vedeckého tímu pod vedením pána Qiang Zhou na Univerzite Westlake v Hangzhou. Na povrchu buniek pľúcneho epitelu je receptor nazývaný „Angiotensin-Converting Enzyme 2“ skrátene ACE2. V najnovšom objave zdokumentovali, ako sa nový vírus viaže práve na receptor ACE2.

• Čo znamená vo fyziológii pojem receptor (resp. prijímač)?
  Je to bielkovina, ktorá po naviazaní tzv.signálnej molekuly zmení svoje priestorové usporiadanie s následnou kaskádou ďalších dejov, ktoré ovplyvňujú následnú činnosť bunky.

Thomas Gallagher, virológ na Loyola University v Chicagu, ktorý v minulosti študoval štruktúru koronavírusov tento objav komentuje s neskrývaným údivom: „K prepuknutiu vírusu došlo iba pred pár mesiacmi a za extrémne krátku dobu prišiel vedecký tím pána Q.Zhou s takou hlbokou úrovňou poznania, na akú sa tradične vedci dokážu dostať za oveľa dlhší čas. To je veľmi dôležité, pretože pochopenie toho, ako vírus vstupuje do buniek, môže prispieť k výskumu liekov či dokonca k vynájdeniu vakcíny proti vírusu.“

Vírus potrebuje vstupnú bránu do ľudskej bunky

Na infikovanie ľudského hostiteľa musia byť vírusy v prvom rade schopné získať vstup do jednotlivých ľudských buniek. Keď už vírus do bunky prenikne, začne ju následne zneužívať ako stroj na výrobu svojich vlastných kópií, ktoré sa napokon z nej vysypú von a voľne sa potácajú ďalej, zakopávajúc o zdravé, vírusom zatiaľ nedotknuté, bunky.

19.feb.2020 (v časopise SCIENCE) tím vedcov z University of Texas – Austine opísal miniatúrny molekulárny kľúč patriaci vírusu SARS-CoV-2, ktorý dáva vírusu možnosť odomknúť si vstup do bunky. Tento kľúč sa nazýva „spike protein“ alebo S-bielkovina. Pre potreby nášho článku si ju nazvime „šperhák.bielkovina“.
4.mar.2020 (v časopise SCIENCE) vedci z tímu pána Q.Zhou vyskladali zvyšok puzzle. Popísali štruktúru bielkoviny receptora ACE2 na povrchu buniek pľúcneho epitelu a spôsob, akým sa dokáže viazať so „šperhák.bielkovinou“ patriacou vírusu SARS-CoV-2.

Spike(S) protein pre potreby nášho článku prezývame „šperhák.bielkovina“… Cell membrane – v preklade bunková membrána (Zdroj: rndsystems.com)

„Ak uvažujeme o ľudskej bunke ako o dome a o víruse SARS-CoV-2 ako o lupičovi, potom si ACE2 môžeme predstaviť ako kľučku so zámkom na dverách domu. Akonáhle sa vírus kľučky zachytí a „šperhák.bielkovina“ zacvakne do „zámku“ ACE2, vírus už poľahky vstúpi do domu,“ uviedol vo vyhlásení vedec Liang Tao z Westlake University v Hangzhou.

Vedecký tím Q.Zhou pracoval s tzv. kryo-elektrónovým mikroskopom, ktorý využíva elektrónové lúče na zobrazenie najmenších štruktúr biologických molekúl na hĺbkovo zmrazenej vzorke. Vedci zistili, že medzi receptorom ACE2 a „šperhák.bielkovinou“ vírusu SARS-CoV-2 je molekulárna väzba, nápadne podobná schéme molekulárnej väzby, ktorá mala v r.2003 na svedomí prepuknutie epidémie SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome). Koronavírus SARS-CoV-2, narodený v r.2019 je vlastne niečo ako mladší súrodenec resp. súkmeňovec koronavírusu narodeného v r.2003. V porovnaní so starším súrodencom sú tam však dnes určité drobné rozdiely, konkrétne v aminokyselinách používaných pri tvorbe molekulárnej väzby vírusu SARS-CoV-2 na receptor ACE2.

• Čo sú to presne amínokyseliny?
  Sú to základné stavebné jednotky všetkého živého, predovšetkým bielkovín. Niečo ako základné kocky stavebnice.

Thomas Gallagher, virológ na Loyola University v Chicagu: „Aj keď sú rozdiely v amínokyselinách použitých v molekulárnej väzbe na prvý pohľad iba jemné, môžu výraznejšie ovplyvniť silu, s ktorou sa každý z týchto vírusov dokáže držať svojej bunky. Táto „lepivosť“ by mohla ovplyvniť, ako ľahko sa vírus prenáša z jednej osoby na druhú. Ak nejaká daná vírusová častica má príliš veľkú šancu vstúpiť do bunky, akonáhle vstúpila do ľudského tela, je aj šanca na prenos choroby úmerne k tomu vysoká. Existujú aj bežnejšie koronavírusy, ktoré pravidelne cirkulujú v populácii a spôsobujú infekcie horných dýchacích ciest, ktoré väčšina ľudí považuje za bežnú chrípku. Ale tieto koronavírusy sa nevedia chytiť a naviazať na receptor ACE2. Namiesto toho sa dostávajú do ľudskej bunky pomocou iných receptorov.“

Dôsledok štruktúry koronavírusu

Štruktúra „šperhák.bielkoviny“ vírusu SARS-CoV-2 a pomysleného „zámku“ na dverách bunky pľúcneho epitelu, t.j. receptoru ACE2 by mohli byť teoreticky cieľom, na ktorý by sa mohol zamerať vývoj antivírových liekov. „Tie by tak mohli možno zabrániť dnešnému koronavírusu preniknúť do zdravých ľudských buniek. Väčšina antivírových liekov, ktoré sa už nachádzajú na trhu, sa zameriava na zastavenie replikácie vírusu v bunke, takže liek, ktorý cielil vstup vírusu, bude novým územím,“ uviedol Gallagher.

Virológ Thomas Gallagher ďalej pokračuje: „Aktuálne neexistuje, alebo aspoň ja o tom neviem, že by sa používalo, účinné klinické liečivo, ktoré by blokovalo vytváranie väzby medzi „šperhák.bielkovinou“ vírusu a receptorom ľudskej bunky. „Šperhák.bielkovina“ je tiež sľubným cieľom, na ktorý by sa mohol zamerať vývoj vakcíny, pretože je to súčasť vírusu, ktorá je v interakcii s prostredím ľudského tela. Imunitný systém ju tak ľahko rozpozná.“

Toto je môj osvetovo-náučne (do)ladený preklad článku z populárno-vedeckého portálu livescience.com

Obrázok som si požičala z vedeckého článku ACE2: The Receptor for SARS-CoV-2 (rndsystems.com)