Исследователи обнаружили у коронавирусов черты, позволяющие предсказать их опасность в случае «перепрыгивания» с основного хозяина на человека. Геномы малоопасных штаммов и их родственников отличаются от семьи SARS и MERS в 11 участках, шесть из которых расположены в последовательностях генов S- и N-белков.
Препринт работы выложен сайте biorxiv.org.
На сегодняшний день известно семь штаммов заразных для человека коронавирусов. Четыре из них имеют ограниченный район распространения и относительно безобидны, а три остальных — SARS-CoV, SARS-CoV-2 и MERS — спровоцировали вспышки разного масштаба с массовыми смертельными исходами. Исследователи сравнили геномы этих вирусов и выяснили какие участки важны для высокой патогенности вируса. Этот вопрос неоднократно поднимался: мы уже знаем какие особенности выделяют геном SARS-CoV-2 среди других коронавирусов (для этого его геном сравнили со всеми остальными) и какие именно последовательности важны для перепрыгивания SARS и MERS с животных на человека (для этого сравнивают геномы вирусов поражающих человека и их ближайших родственников в животных).
Новая работа предлагает взглянуть на те же данные под другим углом. SARS, MERS и родственные им вирусы животных образуют отдельную семью, и группа исследователей под руководством Евгения Кунина (Evgene Koonin) из NCBI выяснили, чем эта семья отличается от других, неспособных вызывать столь опасных болезней.
В анализ попал 3001 геном, 944 из которых принадлежат семи патогенным для человека штаммам. Все они были выравнены между собой, а затем при помощи SVM в данных искали ключевые участки ДНК, по которым можно было бы предсказать опасность вируса для человека. Всего нашлось 11 участков, 6 из которых пришлось на гены S-белка и белка нуклеокапсида (N-белок), — основы для упаковки РНК вируса.
У вирусов из группы SARS и MERS в N-белке произошли изменения в участках, необходимых для импорта и экспорта в ядро клетки. Сигнальные последовательности, по которым ферменты узнают, где должен находиться белок, и переносят его туда, стали заметнее в этой группе штаммов. Это значит, что, по-видимому, правильная локализация этого белка играет важную роль в развитии патогенности.
К уникальным характеристикам S-белка SARS-CoV-2 относятся последовательности места разреза этого белка и участка, которым он узнает человеческий рецептор ACE2. Если же посмотреть на всю его опасную семью, то окажется, что у ее членов на участке, узнающем ACE2, дополнительно есть небольшая вставка в геном, и еще две в другом домене, который необходим для того, чтобы вирус мог поближе «подтянуться» к мембране клетки. Интересно, что в случаях MERS и SARS они произошли независимо, — это видно по тому, что сами последовательности вставки у них разные. Несмотря на это, авторы предполагают что в обоих случаях вставки на участке узнавания рецептора ACE2 добавили вирусу гибкости, облегчив ему последующую смену хозяев.
Ранее ученые обнаружили, что SARS-CoV-2 присутствует и размножается не только в легких, но и в верхних дыхательных путях, а также в кишечнике человека.
