كشفت دراسة جديدة حول الثبات الميكانيكي للروابط بين البروتين الشوكي الموجود على فيروس SARS-CoV-2 ومستقبلاته على الخلايا البشرية أثناء العدوى، عن اختلافات في ثبات الارتباط للمتغيرات الفيروسية مثل Omicron وDelta. يمكن أن تساعد هذه النتيجة، التي توصل إليها باحثون في هولندا وألمانيا والولايات المتحدة، في تفسير سبب انتشار بعض المتغيرات بسرعة أكبر من غيرها.
يحتوي فيروس SARS-CoV-2، المسؤول عن مرض كوفيد-19، على أربعة بروتينات هيكلية: الغلاف (E)؛ غشاء (م) ؛ القفيصة النووية (N)؛ و سبايك (س). تعتبر بروتينات M وE وS حيوية لتجميع وتشكيل الطبقة الخارجية للفيروس، بما في ذلك الآليات التي يدخل بها الفيروس إلى الخلايا المضيفة. وفي الوقت نفسه، يقوم بروتين N بتغليف المعلومات الوراثية للفيروس.
تقنية الملقط المغناطيسي
وفي العمل الجديد فريق بقيادة عالم الفيزياء جان ليبفيرت of جامعة أوتريخت في هولندا استخدم الباحثون تقنية حساسة للغاية تسمى الملقط المغناطيسي لدراسة الخواص الميكانيكية الحيوية للروابط الكيميائية في فيروس SARS-CoV-2 في ظل ظروف تحاكي تلك الموجودة في الجهاز التنفسي البشري. يستخدم اختبارهم بنية بروتينية تجمع بين مجال ربط مستقبلات الفيروس (أساسًا طرف البروتين الشوكي) والمجال خارج الخلية المعروف باسم ACE2 (المستقبل الخلوي للفيروس ونقطة دخول رئيسية إلى الخلايا البشرية). يرتبط هذان المكونان عبر رابط الببتيد المرن.
يوضح ليبفيرت: "بالإضافة إلى ذلك، يتميز تصميمنا بعلامات الببتيد لربطها بأحد طرفيها بالسطح وبطرف واحد بحبة مغناطيسية صغيرة". "باستخدام هذا البناء، يمكننا تطبيق قوى معايرة بدقة على واجهة بروتين الفيروس المرتبط بمستقبله الخلوي."
ويضيف أنه نظرًا لأن الشريكين الملزمين مرتبطان برابط، فيمكنهما إعادة الارتباط بعد انقطاع الرابط. "وهذا يسمح لنا بدراسة التفاعلات مرارا وتكرارا، في قوى مختلفة."
ملزمة أقوى
ووجد الباحثون أنه في حين أن جميع المتغيرات الرئيسية لـ SARS-CoV-2 (بما في ذلك ألفا وبيتا وغاما ودلتا وأوميكرون) لديها ارتباط ارتباط أعلى بالخلايا البشرية مقارنة بالسلالة الأصلية، فإن ارتباط متغير ألفا مستقر ميكانيكيًا بشكل خاص. وقد يفسر هذا سبب انتشاره بهذه السرعة في أواخر عام 2020 وأوائل عام 2021، بين السكان الذين لديهم مناعة قليلة أو معدومة ضد الفيروس.
ومع ذلك، فقد وجدوا أيضًا أن متغيرات دلتا وأوميكرون الأحدث لا ترتبط بالضرورة بقوة أكبر من المتغيرات الأخرى، مما يعني أنه يجب أخذ العمليات الأخرى في الاعتبار عند التنبؤ بالمتغيرات التي قد تصبح أكثر انتشارًا.
يقول ليبفرت وزملاؤه إن فكرتهم الأولية، في وقت مبكر من الوباء، كانت استخدام التحليل الطيفي للقوة لدراسة كيفية ارتباط فيروس كورونا بالخلايا. يوضح ليبفرت: "في فبراير ومارس 2020، كنا نتساءل كيف يمكن لخبرتنا في الفيزياء الحيوية أن تساعد في مكافحة الوباء العالمي". "بينما كنا نعمل على تطوير الاختبار الأول، والذي تم تفصيله في طبعة أولية في خريف عام 2020 ونشر أخيرًا في PNAS، ظهرت أشكال الاهتمام المختلفة وانتشرت في جميع أنحاء العالم. وهذا يقودنا بطبيعة الحال إلى طرح السؤال حول ما إذا كان من الممكن أيضًا استخدام اختبارنا لاستكشاف الاختلافات بين المتغيرات.
يحاكي الفيزيائيون كيفية تكوّن SARS-CoV-2
الفريق الذي يضم أيضًا علماء من LMU ميونيخ و الجامعة التقنية في ميونخ, جامعة ستانفوردأطلقت حملة جامعة واشنطن و جامعة أوبورنوتأمل في استخدام اختبارها ومنهجيتها لفهم تأثيرات الطفرات بالتفصيل وحتى التنبؤ بالمتغيرات الجديدة في المستقبل. ويقولون إن هذا يمكن أن يساعدنا في التغلب على الفيروس من خلال تطوير لقاحات محدثة.
وأضاف ليبفيرت: "نود أيضًا استخدام طريقتنا لاختبار المتغيرات الجديدة المتوقعة والمرصودة لفيروس كورونا". يحكي عالم الفيزياء. "بالإضافة إلى ذلك، نعتقد أن نهجنا يمكن أن يكون ذا قيمة كبيرة لفهم التفاعلات بين المضيف ومسببات الأمراض بشكل عام."
يتم نشر دراستهم في طبيعة التكنولوجيا النانوية.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/
