Недавнее исследование, опубликованное в журнале  Science Advances  , показало, что паттерны спайкового N-гликозилирования коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), внутриклеточные лектины, а также связанные с ними молекулярные шапероны играют решающую роль в инвазии вируса в клетку-хозяина и функция.

Терапевтическая модуляция этих путей, связанных с гликанами, может изменить проникновение вируса SARS-CoV-2, предотвратить инфекцию и может послужить средством борьбы с продолжающейся пандемией коронавирусной болезни 2019 (COVID-19).

Фон

Вакцины против COVID-19 в первую очередь нацелены на шиповидный белок (S) его возбудителя — SARS-CoV-2. Белок S вирионов способствует заражению клетки-хозяина. 

Возбудитель постоянно развивается и претерпел несколько мутаций, создав вызывающие озабоченность варианты (ЛОС), которые ускользают от вакциноприобретенного иммунитета и улучшают вирусную трансмиссивность, такие как варианты Дельта и Омикрон. Это произошло потому, что определенные мутации в S-рецептор-связывающем домене (RBD) усиливают связывание Spike с рецепторами клетки-хозяина — ангиотензинпревращающим ферментом-2 (ACE2). 

Гликаны представляют собой класс сложных углеводов, покрывающих поверхность вируса SARS-CoV-2, и специфичны для каждого вируса. Вирусы используют гликаны для нескольких стратегий выживания, таких как защита от антител против вируса и проникновение в клетки-хозяева. 

Цель этого исследования состояла в том, чтобы изучить роль N-гликанов — подмножества молекулы гликана, сосредоточив внимание на механизме его прикрепления к S-белку SARS-CoV-2 и, следовательно, на регуляции его инфекционности.

Полученные результаты

Gaia Herbs, Mighty Lungs, 60 веганских жидких фито-капсул

Полученные данные показали, что развитие, а также функциональное созревание S-белка SARS-CoV-2 регулируются специфическими N-гликанами. Немногие N-гликаны регулируют проникновение SARS-CoV-2 в клетки-хозяева и созревание S-белков. В частности, N-гликаны в участках S-белка — N801 и N61 — имеют решающее значение для функционирования SARS-CoV-2. 

В этом исследовании использовались искусственно созданные вирусоподобные частицы (ВПЧ) SARS-CoV-2, специально разработанные для предотвращения образования N-гликанов на различных S-белках. Модификации в сайтах N801 и N61 привели к уменьшению проникновения VLP в клетки-хозяева на 75-85%. 

Вероятной причиной этого может быть укладка белка S в определенную конфигурацию с помощью N801 и N61. Результаты показали, что гликаны сложного типа влияют на созревание S, сборку в вирионы и функционирование белка S для облегчения проникновения вируса в клетки-хозяева.

При более глубоком изучении механизмов складывания мы обнаружили, что кальнексин (шаперон или лектин) выступает в качестве катализатора такого складывания. Таким образом, кальнексин регулирует проникновение ВПЧ в клетки-хозяева. 

В целом результаты показали, что мутации Spike N-гликозилирования, как правило, не переносятся SARS-CoV-2, за исключением участков — N17, N717 и N1074. Следует отметить, что вариант Omicron не содержит мутаций сайта N-гликозилирования. Следовательно, для приспособленности вируса необходимо несколько N-гликанов.

Результаты показали, что определенные N-гликаны управляют созреванием S, а также функционированием белка S при заражении клетками-хозяевами. Кроме того, гликан сложного типа также функционирует во время проникновения SARS-CoV-2 в клетки-хозяева, помимо содействия созреванию S и сборке вириона. 

Было замечено, что S-белки клеточной поверхности одинаково активны во всех вариантах гликозилирования. Только несколько мутаций N-гликана — N801Q и N61/603/657Q незначительно повлияли на расщепление S2′ и межклеточное слияние. 

При изучении того, как S-N-гликаны снижают заражение клетками-хозяевами SARS-CoV-2, было обнаружено, что лектиновые шапероны – кальнексин (CANX)/кальретикулин (CALR) контролируют созревание S и проникновение вируса. Более того, некоторые белки, взаимодействующие при проникновении SARS-CoV-2 в клетки-хозяева, могут быть гликозилированы. Более того, их состав, экспрессия и пространственное распределение могут регулироваться CANX/CALR.

Вывод

Результаты показали, что гликаны играют важную роль в функционировании SARS-CoV-2. Результаты подчеркнули полезность рассмотрения N-связанных гликанов в качестве потенциальных мишеней для новых лекарств против COVID-19. Необходимы дальнейшие исследования того, как гликаны влияют на другие вирусные заболевания.