کشف راز عفونت ویروس کورنا با میکروسکوپ الکترونی

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه آترخت و دانشگاه واشنگتون یک مدل اتمی از یک پروتئین میله‌ای ویروس کرونا معرفی کردند که ورود ویروس‌های کرونا به سلول‌های میزبان را ترغیب می‌کند. ایده‌های مختلفی برای ساخت واکسن از طریق آنالیز این مدل، شکل گرفته‌اند. نتایج این گروه تحقیقاتی با هدایت وسلر، استاد زیست‌شیمی دانشگاه واشنگتن در مجله Nature چاپ شده است.
این ویروس‌ها که شامل یک تاج میله‌ای هستند، مسئول یک‌سوم ذات‌الریه معمولی شبه سرماخوردگی با علائم ضعیف هستند. در سال 2002 خطرناک‌ترین فرم ویروس‌های کرونا به فرم نشانگان تنفسی حاد شدید ظاهر شد (SARS-CoV) و در سال 2012 ویروس‌های کرونا بیشتر به فرم نشانگان تنفسی خاورمیانه وجود داشت (MERS-Co-V) که منجر به نرخ مرگ‌ومیر بسیاری از مردم شد.
اپیدمی بودن ذات‌الریه کشنده نشان می‌دهد که ویروس‌های کرونا‌ قادر هستند از حیوانات به انسان‌ها انتقال یابند. در حال حاضر، این اعتقاد وجود دارد که تنها شش ویروس کرونا مردم را آلوده می‌سازند، اما حیوانات توسط تعداد زیادی از این ویروس‌ها آلوده می‌شوند. شیوع اخیر این بیماری نتیجه‌ای از غلبه‌یافتن ویروس کرونا‌ بر موانع بین‌گونه‌ای است. این موضوع نشان‌دهنده حتمی بودن ویروس کرونا‌ی جدید با پتانسیل واگیردار بودن، است. درمان‌های ضدویروسی و واکسن‌های تایید شده‌ای هنوز برای MERS-CoV یا SARS-CoV در دسترس نیست.
گلیکوپروتئین میله‌ای با غشای شفاف، به ویروس کرونا‌ها برای چسبیدن به سلول‌های ویژه و در نهایت ورود به آن سلول‌ها کمک می‌کند. تریمر‌ها ساختارهایی متشکل از سه واحد پروتئینی یکسان هستند. این تیم تحقیقاتی، ساختاری را که مسئول اتصال و ترکیب با یک غشای سلولی زنده است، را بررسی کردند. وسلر و تیم تحقیقاتی او، معماری یک تریمر گلیکوپروتئینی میله‌ای ویروس کرونا موشی را با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی سرمایشی و آنالیزهای ابرمحاسباتی نشان دادند. وضوح تصاویر 4 آنگستروم است که واحد اندازه‌گیری اتم‌ها و فواصل بین آنهاست.
وسلر می‌گوید:« این ساختار در مرحله پیش‌همجوشی حفظ می‌شود و در ادامه تحت نوآرایی‌های قرار می‌گیرد که سبب همجوشی ویروس و غشاهای میزبان می‌شوند و آلودگی آغاز می‌شود.»
ماشین همجوشی ویروس کرونا مشابه با ترکیبی از پروتئین‌های موجود در پارامیکسوویروس‌ها است که خانواده ویروسی دیگری است که دربرگیرنده ویروس سینسیتیال و ویروس‌های مسئول سرخک هستند. ویروس سینسیتیال مسئول خس‌خس کردن در کودکان و همچنین بستری شدن نوزادان است. این تشابه نشان می‌دهد که پروتئین‌های همجوشی ویروس کرونا و پارامیکسوویروس قادر به استفاده از مکانیسم‌های بسیار مشابه برای ترغیب ویروس به نفوذ هستند.
یک آنالیز مقایسه‌ای برای ساختارهای بلوری پروتئین میله‌ای در ویروس کرونا‌ی موش و انسان انجام گرفت. نتایج نشان داد که چگونه ساختارهای مولکولی حوزه‌های پروتئینی بر روی گونه‌های حیوانی ویژه که ویروس قادر به آلوده کردن آنهاست، اثر می‌گذارد.
ساختار اهداف قابل دسترس برای درمان‌های ضدویروسی و طراحی واکسن همچنین توسط محققان بررسی شد. این گروه تحقیقاتی کشف کردند که لبه بیرونی تریمر میله‌ای ویروس کرونا دارای یک ترکیبی از پپتید همجوشی است که در حقیقت یک زنجیر آمینو اسیدی بوده و در ورود ویروس‌ها به درون سلول‌های میزبان دخیل است. راهبردهای مورد استفاده در ساخت واکسن که قادر به خنثی‌کردن محدوده وسیعی از این ویروس‌ها هستند، دسترسی ساده به این پپتید را پیشنهاد می‌کنند.
وسلر می‌افزاید:« مطالعات ما یک ضعف در این خانواده از ویروس‌ها را آشکار ساخت که یک هدف ایده‌آل برای بی‌اثر کردن ویروس کرونا است.»
محققان معتقداند که ممکن است یک راه برای تهیه آنتی‌بادی‌هایی که این پپتید را شناسایی می‌کنند، وجود داشته باشد. آنتی‌بادی‌های بی‌اثرکننده توسط متوقف کردن مکانیسم عامل‌ بیماری‌زا از عفونت‌ جلوگیری می‌کنند. به‌طور گسترده این اعتقاد وجود دارد که آنتی‌بادی‌های ‌بی‌اثرکننده برای مقابله با شماری از دگردیسی‌های پاتوژنی موثر هستند. با توجه به ساختار فیزیکی پپتید همجوشی، محققان ایده‌هایی برای طراحی‌های پروتئینی شبیه‌سازی کردند که قادر به غیرفعال‌سازی آن هستند.
وسلر می‌گوید:« موکول‌های کوچک یا داربست‌های پروتئینی در نهایت ممکن است برای اتصال به این سایت و برای جلوگیری از قرار گرفتن پپتید همجوشی درون غشای سلولی میزبان طراحی شوند. ما امیدواریم که این روش مفید و کارساز باشد، اما تحقیقات بیشتری در این زمینه لازم است تا انجام گیرد.»