Вирусоподобные частицы помогли продемонстрировать, что важный вклад в опасность дельта-варианта вносит мутация, повышающая стабильность упаковки его РНК.
©NIAID-RML
С лета этого года продолжается распространение дельта-штамма коронавируса SARS-CoV-2, который выделяется повышенной контагиозностью (заразностью). От альтернативных штаммов вариант отличается набором мутаций, некоторые из которых придают ему особо опасные свойства. Эти изменения затрагивают и S-белок, помогающий SARS-CoV-2 инфицировать клетки, и другие участки его генома.
Команда профессора Калифорнийского университета Дженнифер Дудны (Jennifer Doudna) предложила новый метод, позволяющий проверить каждую мутацию индивидуально и узнать ее «личный» вклад в свойства вируса. Напомним, Дудна — одна из создателей технологии редактирования генома CRISPR/Cas, за что в 2020 году получила Нобелевскую премию. Теперь она поучаствовала в появлении еще одного потенциально прорывного инструмента, о котором рассказывается в статье, опубликованной в журнале Science.
Обычно изучение таких мутаций ведут, перенося отдельные гены в другой, более безопасный вирус и получая нечто вроде гибрида. В случае нового коронавируса для этого используют, как правило, лентивирусы, способные производить и включать в свои оболочки тот самый S-белок.
В отличие от этой системы, использованные Дудной и ее коллегами «вирусоподобные частицы» (viruslike particle, VLP) состоят из той же оболочки, что SARS-CoV-2, однако лишенной обычного содержимого — РНК самого вируса. Вместо него внутрь вносится индикаторная система — гены флуоресцентного белка, служащие индикаторами заражения клетки частицами VLP. Размножаться и заражать другие клетки VLP не способны, работая как одноразовые тест-системы, свечение которых указывает на успешное заражение клетки.
Схема структуры вируса SARS-CoV-2 и его синтетической CVP-частицы / ©Abdullah Syed et al., 2021
Ученые рассмотрели работу VLP нового коронавируса, несущего различные мутации, характерные для дельта-штамма. Наиболее любопытной из них оказалась R203M, которая затрагивает не S-белок, а еще один структурный протеин вируса — N-белок, необходимый для стабилизации РНК внутри оболочки. Он содержит крайне вариабельный участок — семь звеньев-аминокислот, которые очень часто подвержены мутациям, таким как R203M.
Эксперименты показали, что клетки, зараженные VLP-частицами с R203M, флуоресцировали в 7,5 раза ярче, чем при использовании VLP-частиц альфа-штамма, и в 4,2 раза ярче частиц гамма-штамма. Это подтвердили и опыты с реальными вирусными частицами. Работая в защищенной лаборатории, ученые выяснили, что само появление мутации R203M делает SARS-CoV-2 намного более опасным.
Казалось бы, мутация затрагивает N-белок, который никак не участвует в связывании вируса с поверхностью клетки и проникновением внутрь. Однако он важен для сборки и «укрепления» новых вирусных частиц. Этот процесс происходит внутри инфицированной клетки за счет случайных встреч и взаимодействий отдельных блоков-молекул и далеко не всегда проходит успешно. Среди мириад вирусных частиц, которые при этом образуются, многие собираются с нарушениями, содержа не всю РНК или вовсе ее лишенные. По-видимому, R203M делает геном стабильнее, снижает «процент брака» при сборке частиц дельта-штамма SARS-CoV-2 — и в разы увеличивает количество вирусов, готовых к новому заражению.
