Kaip tiksliai SARS-CoV-2 dalelės patenka į šeimininko ląsteles? Tarptautinė komanda, vadovaujama dr. Richardo Browno iš Dr. Danielio Todto kompiuterinės virusologijos grupės, esančios Rūro universiteto Bochumo (Vokietija) Molekulinės ir medicininės virusologijos katedroje, kartu su mokslininkais iš Paul-Ehrlich-Institut, ištyrė šį klausimą.
Tyrėjai sugebėjo parodyti, kaip baltymas TMPRSS2 veikia kaip pagalbininkas, padedantis virusui patekti į ląstelę per receptorių ACE2. Šis TMPRSS2 tarpininkaujantis įsisavinimas žymiai pakeičia šeimininkų ląstelių imuninį atsaką ir skatina viruso evoliuciją. Grupė taip pat parodė, kad tai taikoma ankstyviesiems viruso variantams, taip pat naujesniems omikrono variantams ir veikia ne tik žmonėms, bet greičiausiai ir laukiniams, naminiams ir ūkio gyvūnams.
Tyrėjai praneša apie savo išvadas žurnale PNAS 2024 m. gegužės 30 d.
Vaidmuo endosomoms?
„Neabejotina, kad dėl TMPRSS2 viruso dalelės patenka į šeimininko ląsteles efektyviau, – aiškina dr. Brownas, – tačiau vis dar liko daug neatsakytų klausimų: kaip tiksliai pagerėja patekimas į ląsteles? Kas ląstelėje vyksta vėliau? Ar šis poveikis veikia tik žmonėms?”
Norėdami išsiaiškinti šiuos klausimus, mokslininkai naudojo elektroninį mikroskopą, kad tiesiogiai palygintų viruso patekimą į ląsteles, ekspresuojančias tik ACE2 receptorių, su ląstelėmis, kurios kartu ekspresuoja ir ACE2, ir TMPRSS2. Kaip ir tikėtasi, jie galėjo pamatyti, kad TMPRSS2 buvimas pagerino viruso įsisavinimą.
„Tačiau, priešingai nei buvo manoma, buvo įrodyta, kad TMPRSS2 sukeltas ląstelių patekimas yra susijęs su padidėjusiu viruso įsisavinimu į specifines ląstelių pūsleles: endosomas“, – aiškina dr. „Iki šiol buvo manoma, kad šis patekimo kelias aplenkia endosomas. Šie stebėjimai buvo netikėti ir reikalingi tolesni išsamūs tyrimai.”
Be to, mokslininkai pastebėjo, kad naujesnis omikroninis variantas taip pat turi naudos iš TMPRSS2 baltymo, kaip ir senesni variantai. „Nors omikroniniam variantui nereikia, kad patektų į TMPRSS2, viruso patekimas į šeimininko ląsteles taip pat žymiai padidėja, kai jis yra“, – sako dr.
Kas atsitinka po įėjimo
Tyrėjai taip pat norėjo sužinoti, kas atsitinka po to, kai viruso dalelės patenka į šeimininko ląsteles. Jie sugebėjo parodyti, kad visuose išbandytuose variantuose efektyvesnis TMPRSS2 tarpininkaujamas patekimas į šeimininko ląsteles padidino viruso genomo replikaciją, o po to padidėjo viruso gamyba. Užkrėstos ląstelės į tai reaguoja su stipresniu imuniniu atsaku, o tai lemia greitesnę mirtį. Padidėjęs imuninis atsakas turi įtakos viruso evoliucijai. Jei ląstelės-šeimininkės reaguoja stipriau, virusai su tam tikromis mutacijomis yra naudingi ir vyrauja.
TMPRSS2 patekimą gerinantis poveikis neapsiriboja žmonių šeimininkais, bet gali būti stebimas ir kitiems žinduoliams, įskaitant vadinamąsias rezervuarines rūšis, kurios yra natūralūs koronavirusų šeimininkai gamtoje.
„Apibendrinant, mūsų duomenys patvirtina, kad TMPRSS2 iš esmės skatina pradinę infekciją viruso ir šeimininko sąsajoje ir daro įtaką infekcijos baigčiai, o įvairios žinduolių rūšys gali turėti įtakos vykstančiam SARS-CoV-2 evoliucijai“, – apibendrina dr. .