Откуда взялся коронавирус?

Коронавирус достаточно быстро захватывает мир. Ну если не мир, то уж точно все внимание людей. Из-за пандемии отменяются самолеты, закрываются границы, а люди начинают в панике скупать в магазинах все подряд. В России официально зарегистрировано уже более 250 случаев заражения, и пока не похоже, что рост остановится в ближайшее время.

Сегодня мне попался на глаза адаптированный перевод Ольги Петтерссон одной зарубежной статьи о коронавирусе. Ольга объясняет, откуда к нам мог попасть коронавирус и насколько соответствуют действительности слухи, что он был создан в лабораторных условиях.

Вся генетическая информация коронавируса содержится в его РНК. После расшифровки генома, буквы РНК переводят на язык аминокислот, чтобы понять какие белки кодированы в геноме и какова их структура.

Ученые расшифровали геном SARS-Cov2 и выложили ее в открытый доступ. Эту информацию о новом коронавирусе сейчас все сравнивают с базами данных о всех других ранее изученных коронавирусах. На основе этой информации, Андерсен с коллегами решили выяснить:

является вирус природным или рукотворным;
мог ли он сбежать из лаборатории;
откуда он взялся на наши головы.
Как вирус распознает клетку и забирается в нее? Благодаря белку, который кодирован геном S, spike protein. Он находит клетки, и слабые звенья в их оболочке (рецепторы). Потом присоединяется к этим рецепторам, оставляет скафандр снаружи, и заползает в клетку.

Если в белке S появляются особые мутации, то вирус учится распознавать новые виды клеток, или проникать в них используя другие бреши в обороне, или заражать нового хозяина. Грубо говоря, если белок вируса это ключ, то можно подобрать, в какой замок в клетке он подходит. Можно смоделировать, как изменится структура протеина вследствие возникновения различных мутаций.

Мутация в геноме может привести к замене аминокислоты в белке и изменить его структуру, а может и не принести никаких изменений вообще. То есть моделирование помогает нам узнать, насколько эффективным будет ключ, если мутации изменят его внешний вид (отмычка или 100% совпадающие желобки и выемки).

I Заражение клетки

Ученые доказали, что белок S в вирусных частицах является ключом к замку рецептора АСЕ2. Рецептор этот архиважен, и встречается он (чаще всего) на поверхности клеток выстилающих легкие (точнее, альвеолы). АСЕ2 играет огромную роль в регуляции сердечной деятельности, задействован также в функции почек, и т.д. Он также помогает легким бороться с вирусной инфекцией.

С начала эпидемии ученые расшифровали несколько сотен геномов SARS-Cov2. Авторы статьи проанализировали все найденные мутации в гене, кодирующем белок S, и исследовали то, как они влияют на структуру белка, а значит на то, как успешно вирус может инфицировать клетки. Оказалось, что помимо человека, SARS-Cov2 может заражать летучих мышей (естественно), хорьков, диких кошек, и некоторые другие виды животных. Это мы знали и раньше, т.к. коронавирусы народ исследует на протяжении более 30 лет.

Теперь мы по моделям знаем, какие АСЕ2 он атакует (а они у животных различаются). Ключ S, несмотря на все мутации, подходит к АСЕ2 замку человека, но не идеально.

Что из этого следует:

Наиболее вероятный сценарий – это то, что вирус совсем недавно стал приспосабливаться к распространению в человеке и еще не изменил свой белок S настолько, чтобы подходить к нему на 100%. Это примите на слово, т.к. тут, к сожалению, нужно знать азы молекулярной эволюции.
Если на секунду допустить, что кто-то и пытался создать SARS-Cov2 искусственно, то он был не особенно умен, а то подобрал бы более "правильный" ген для белка S.
Это наводит на мысль, что у SARS-Cov2 природное происхождение.

II Сделан ли вирус в лаборатории?

Тут надо пояснить как ученые могут сделать новый вирус. Нельзя так просто взять и собрать вирус из кирпичиков, это так не работает. Обычно, берут известный вирус, и туда добавляют новые гены, или переделывают уже те, что там есть.

Это можно пояснить простым примером:

Дано: хрущевка (простой вирус).
Задача: превратить ее в крутые апартаменты (супервирус).

Перекрытия снести можно, но только не несущие, а то все рухнет к чертям. То есть даже после ремонта мы все равно узнаем хрущевку по общему расположению комнат, оконных проемов, и т.д.

Так вот с SARS-Cov2 то же самое. В статье приводятся научные выводы, сделанные на результате осмотра хрущевки (сотен геномов). В нескольких сотнях геномов SARS-Cov2 мы не видим признаков сноса перегородок, а видим всю ту же хрущевку, но со слегка отличающимся интерьером.

III От кого вирус прыгнул на человека?

На 100% не ясно. SARS-Cov2 на 96% схож с ИЗВЕСТНЫМИ штаммами из летучек. Но у него слегка другой белок S.

То есть может оказаться, что перед прыжком на нас, вирус был в другом животном. А может, что и перешел напрямую, т.к. нам не известны ВСЕ штаммы которые встречаются у летучих мышей.

SARS-Cov2 нашли и в панголинах. Штаммы из них очень похожи и на человеческие, и на летучковые, но не по всем мутациям. Зубцы вируса панголинов не так хорошо подходят к нашим АСЕ2. Тот участок в спайке зубцов белка S ранее видели и в других природных коронавирусах.

Вывод: с полной уверенностью мы пока не можем сказать, какое именно животное подарило нам SARS-Cov2.

На основе статьи The proximal origin of SARS-CoV-2 под авторством Kristian G. Andersen, Andrew Rambaut, W. Ian Lipkin, Edward C. Holmes & Robert F. Garry, опубликована 17 марта в Nature Medicine.

Перевод и интерпретация: Olga V. Pettersson.

Самые важные новости, связанные с пандемией коронавируса COVID-19 вы всегда можете найти здесь или в телеграм-канале @varlamov_news.