بعض فيروسات كورونا تقتل ، بينما يسبب البعض الآخر نزلات البرد. نحن نقترب من معرفة السبب

من الصعب تخيل وقت لم يكن فيه “فيروس كورونا” كلمة مألوفة. لكن لفترة طويلة ، كانت عائلة الفيروسات هذه تستحق القليل من الاهتمام. يُعتقد أنه موجود في كل مكان بين الحيوانات وأنواع الطيور ، فإن أول فيروس كورونا يصيب البشر ويسبب المرض لم يتم عزله وتحديده إلا في الستينيات.

تم التعرف على سبعة فيروسات كورونا بشرية منذ ذلك الحين.

معظمها يسبب مخاوف صحية بسيطة نسبيًا: نزلات البرد والتهابات الجهاز التنفسي الموسمية التي تحدث كل عام. لكن اندلاع عام 2003 في الصين وأجزاء أخرى من آسيا لمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (سارس) ، الناجمة عن فيروس السارس (أعيدت تسميته الآن باسم SARS-CoV-1) ، دفع الفيروس إلى الساحة العالمية. اكتسبت فيروسات كورونا مزيدًا من العار عندما تم تحديد حالات متلازمة الشرق الأوسط التنفسية الأكثر شدة (MERS) في المملكة العربية السعودية في عام 2012.

تم احتواء كلا الفاشيتين نسبيًا. ليس من المستغرب أن القلق بشأن أمراض فيروس كورونا قد تلاشى إلى حد كبير من أذهان الناس العاديين. كان الشيء نفسه ينطبق على علماء الفيروسات ، الذين ركزوا وقتهم وتمويلهم على فيروسات أكثر إلحاحًا. ثم في أواخر عام 2019 ، ظهر SARS-CoV-2 ، العامل المسبب لـ COVID-19.

لحسن الحظ ، احتفظ بعض الباحثين باهتمام بفيروسات كورونا. بعد كل شيء ، يمكن للفيروسات أن تتحور وتعاود الظهور ، مما يتسبب في تفشي المرض من جديد. أحد هذه المجموعات ، ومن بينهم ، يعمل في جامعة ويسترن كيب في جنوب إفريقيا. كان مختبرنا ، من بين أمور أخرى ، يدرس بعض البروتينات الهيكلية التي تشكل اللبنات الأساسية لفيروسات كورونا. هذه البروتينات – المسماة spike و nucleocapsid والأغشية وبروتينات الغلاف – لها أدوار مختلفة ، ولكنها ضرورية لكيفية تكاثر الفيروسات التاجية وانتشارها وتسببها في المرض.

في أحدث ورقتنا البحثية ، قمنا بفحص ما يمكن أن يحدد فيروسات كورونا البشرية التي تسبب السارس وفيروس كورونا و COVID-19 بصرف النظر عن فيروسات كورونا البشرية الأخرى التي تسبب أمراضًا أكثر اعتدالًا مثل نزلات البرد الموسمية. نجادل بأن الإجابة تكمن في بروتين الغلاف.

تسليط الضوء على بروتين E.

ربما يكون بروتين الغلاف هو الأكثر غموضًا والأقل دراسة في مجموعة الفيروسات التاجية ، نظرًا لصغر حجمه وصعوبة دراسته في البيئات المختبرية. في مايو 2019 ، نشر اثنان منا ورقة مراجعة حول ما كان معروفًا عن بروتين الغلاف في ذلك الوقت.

لقد جمعت الورقة ما يقرب من 2000 استشهاد ، جاء معظمها بعد تفشي COVID-19 – وهي شهادة أقل على بعد نظرنا من الدور الحاسم الذي لم يتم تقديره سابقًا والذي يلعبه بروتين الغلاف في فيروسات كورونا البشرية.

حتى قبل تفشي COVID-19 ، بناءً على ما تعلمناه من تفشي السارس ومتلازمة الشرق الأوسط التنفسية ، كنا مقتنعين بأن هذا البروتين – الذي تم شطبه مرة واحدة على أنه “مكون ثانوي” للفيروس – كان مفتاح تطور المرض. من الأهمية بمكان ، على سبيل المثال ، في التجميع النهائي للفيروس ، تشكيل الغلاف أو الغلاف الذي يغطيه عندما تتجمع جميع مكوناته.

كما أنه يلعب دورًا في نمو الفيروس عندما يخرج من الخلية المضيفة ؛ وفي العملية المعروفة باسم التسبب في المرض ، أو تطور العدوى وتطورها.

وقد يحمل دليلاً على شدة المرض أو معتدله النسبي.

بدأ بحثنا المستمر في اقتراح أن بنية بروتين الغلاف قد تحدد شدة مرض فيروس كورونا ، أو الفرق بين انسداد الأنف من ناحية ، والرئتين المنهارتين من ناحية أخرى.

اللدغة في “ذيل” البروتين

قادنا هذا إلى أحدث ورقة لدينا. لقد تعاونا مع خبير المعلوماتية الحيوية الهيكلية روبن كلويت ، من المعهد الوطني للمعلومات الحيوية في جنوب إفريقيا في جامعة ويسترن كيب ، لتطوير نماذج ثلاثية الأبعاد كاملة الطول لبروتينات الغلاف لخمسة فيروسات كورونا بشرية: SARS-CoV-1 و -2 ، و MERS-CoV (المسؤول عن أمراض السارس الحادة و COVID-19 و MERS) ؛ و HCoV-229E و HCoV-NL63 ، المسؤولان عن الأمراض الأكثر اعتدالًا. في هذا العمل ، اعتمدنا على برنامج نمذجة يُعرف باسم MODELLER ، مما يسمح لنا باستكشاف البروتينات ببعض التفاصيل.

استخدمنا بعد ذلك خادم ويب ، HADDOCK2.4 ، لمحاكاة كيفية تفاعل بروتين الغلاف مع بروتين PALS-1 البشري – وهو تفاعل ثبت بالفعل أنه بالغ الأهمية مع SARS-CoV-1. يمكن أن يرتبط كل من بروتينات الغلاف ببروتين PALS-1 ، ولكن يبدو أن الفيروسات التاجية المسببة للسارس و MERS و COVID-19 ترتبط بشكل أكثر ثباتًا بـ PALS-1.

قد تكمن الإجابات ، في اعتقادنا ، في التشكل أو الشكل لما يُعرف بعنصر ربط PDZ ، أو PBM ، الموجود في نهاية ذيل بروتين الغلاف. يعمل PBM – بشكل أساسي تسلسل مميز على بروتين – كمفتاح فريد من نوعه لقفل محدد جدًا (يُعرف باسم مجال PDZ) على بروتين الخلية المضيفة. يسمح هذا “المفتاح” للبروتين الفيروسي بالتفاعل مع البروتين المضيف ، مما يجعل المرض أسوأ.

لقد وجدنا أن الملف الممتد والمرن لـ PBM لفيروسات كورونا خلف فيروسات السارس وفيروس كورونا و COVID-19 قد يكون هو ما يميزها عن PBM الأكثر صلابة لفيروسات كورونا التي تسبب أمراضًا أكثر اعتدالًا.

الأعمال الداخلية

لا يزال من السابق لأوانه استخلاص استنتاجات نهائية ، حيث سيتعين تأكيد هذه النتائج بمزيد من الدراسات – في المختبر وفي الكائنات الحية.

لكنه يسلط بعض الضوء على الأعمال الداخلية لهذه الفيروسات التاجية وبروتين الغلاف الذي لا يزال غامضًا. وبذلك يمكن أن يوفر فرصًا لتطوير العلاجات واللقاحات الأساسية المنقذة للحياة.