研究揭示三个突变如何共同刺激新的COVID-19变体

摘要:

就像风浪冲击船只一样,导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的新版本一个接一个地冲击着世界。最近,关注这些变体的科学家们注意到一个趋势。许多病毒携带相同的三组突变。在美国化学学会《生物化学》杂志上发表的一项新研究中,研究人员考察了这些突变如何改变该病毒的一个关键部分的功能。他们的实验显示,这三个突变如何改变了它引起和维持COVID-19感染所需的特征。

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在过去的几年里,SARS-CoV-2冠状病毒促使人体细胞无数次地复制其遗传密码,并且在这个过程中出现了错误。这些基因错误,或突变,是新变体的原材料。科学家们已经发现,变体中近一半的基因序列在称为K417、E484和N501的位置上含有三个突变。所有这些变化都调整了病毒的同一个部分,即所谓的受体结合域,它使SARS-CoV-2通过抓住人类细胞的ACE2蛋白而感染人类细胞。

这种组合的广泛存在表明,这些突变一起为病毒提供了单一变化不可能提供的好处。Vaibhav Upadhyay、Krishna Mallela及其同事想弄清楚这三种突变中的每一种单独和组合的优势-和缺点。

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作为第一步,研究人员生产了含有突变的结构域,并研究了它们在培养皿中生长的细胞中的影响。研究小组观察了细胞能多好地产生该结构域,以及该结构域的稳定性、与ACE2结合的能力和逃避抗体的能力。

结果显示,每个突变都至少增强了这些特性中的一个,但也付出了代价。例如,K417的变化增加了该结构域的产量和稳定性,同时也提高了其逃避一种类型抗体的能力。然而,它也降低了该结构域附着于ACE2的能力。其他两个突变有不同的优势和弱点。但是,当所有的变化放在一起时,这些变化减轻了彼此的负面作用。

具有所有三种突变的结构域可以紧密地结合ACE2,并逃避两种类型的抗体,但其产生的水平与原始病毒相似,并且同样稳定。研究人员说,通过揭示自然选择如何有利于突变组合的细节,这些结果为病毒进化提供了新的见解。

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