اخبار علمی, مطالب
جهشی که دلتا را تبدیل به شعله‌های آتش کرد
یک تغییر کلیدی آمینو اسیدی ممکن است زمینه‌ساز عفونی‌زایی شدید ویروس کرونا باشد.
در حالی که جهان با واریانت دلتای فوق عفونت‌زای کرونا، دست و پنجه نرم می‌کند؛ دانشمندان در تلاش اند تا اساس بیولوژیکی رفتار آن را بشناسند.
مطالعات متعددی تغییر اسید آمینه‌ای موجود در دلتا را نشان می‌دهد که ممکن است به گسترش سریع آن کمک کند. مطالعات اپیدمیولوژیک نشان می‌دهد که دلتا حداقل چهل درصد بیشتر از نوع آلفا انگلستان که در اواخر سال 2020 شناسایی شد، قدرت انتقال دارد.
پی یونگ شی، متخصص ویروس شناسی در شاخه پزشکی دانشگاه تگزاس در گالوستون می‌گوید: «مشخصه اصلی دلتا این است که به نظر می‌رسد قابلیت انتقال آن مرحله‌ای ارتقا یافته است. ما فکر می‌کردیم آلفا در بیماری‌زایی بسیار بد اما در پخش بسیار خوب است. درحالی که به نظر می‌رسد دلتا خیلی بدتر باشد.»
تیم شی و گروه‌های دیگر جهشی که یک اسید آمینه را در پروتئین اسپایکSARS-CoV-2 تغییر می‌دهد، شناسایی کرده‌اند. (پروتئین اسپایک در سطح بیرونی ویروس کرونا قرار دارد. موقعیت آن در خارج ویروس باعث می شود سیستم ایمنی بدن بتواند به راحتی آن را تشخیص دهد. این مولکول ویروسی مسئول تشخیص و حمله به سلولها است.) این تغییر که P681R نامیده می‌شود و یک پرولین را به آرژنین تبدیل می‌کند، در منطقه‌ای از پروتئین اسپایک قرار دارد که به شدت مورد مطالعه قرار گرفته و محل برش فورین نامیده می‌شود.
وجود این رشته کوتاه از آمینواسیدها هنگامی که این ویروس برای اولین بار در چین شناسایی شد، زنگ خطر را به صدا درآورد زیرا با افزایش عفونت در ویروس‌های دیگر مانند آنفولانزا همراه بود. جهشی که پیش‌تر در سایر ساربکوویروس‌ها مشاهده نشده بود؛ خانواده ویروس های کرونا که SARS-CoV-2 به آن‌ها تعلق دارد. گری ویتاکر، ویروس شناس در دانشگاه کرنل در ایتاکا نیویورک می‌گوید: «این قسمت کوچک بیرون‌زده، شما را زمین‌گیر می‌کند.»
ویروس از پیش فعال شده
برای نفوذ به سلولها ، پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 باید دو بار توسط پروتئین‌های میزبان بریده شود. در ویروس SARS-CoV-1 که باعث ایجاد سندرم تنفسی حاد (SARS) می‌شود، هر دو برش پس از متصل شدن ویروس به سلول ایجاد می‌شود. اما درSARS-CoV-2 ، وجود محل برش فورین به این معنی است که آنزیم‌های میزبان (از جمله آن‌هایی که فورین نامیده می‌شوند.) می‌توانند اولین برش را هنگام خروج ذرات ویروسی تازه تشکیل شده از سلول آلوده ایجاد کنند. ویتاکر می‌گوید که این ذرات ویروسی از پیش فعال شده می‌توانند سلولها را به طور موثرتری نسبت به ذراتی که نیاز به دو برش دارند، آلوده کنند.
دلتا اولین نوع SARS-CoV-2 نبود که جهشی ایجاد کرد که محل برش فورین را تغییر می‌دهد. نوع آلفا نیز دارای تغییر اسید آمینه‌ای متفاوتی در همان محل دلتا است. اما شواهد موجود نشان می‌دهد که تأثیرات این جهش به‌ویژه در دلتا عمیق‌تر بوده است.
در تحقیقی که به صورت پیش‌چاپ در سیزدهم آگوست گزارش شد، تیم شی دریافت که پروتئین اسپایک در ذرات نوع دلتا بسیار کارآمدتر از ذرات آلفا برش می‌خورد. نتایج مشابهی در ماه مه توسط ویروس شناسی به نام وندی بارکلی در کالج امپریال لندن و تیمش گزارش شد که دلتا را با نژاد قبلی خود مقایسه کرده بود. آزمایشات دیگری توسط هر دو گروه نشان داد که تغییر P681R تا حد زیادی مسئول بریده شدن بسیار موثرتر پروتئین اسپایک است. شی می گوید: «این پدیده به طور کامل آن را از نظر مکانیسم توضیح داد.»
محققان همچنین در حال ارتباط برقرار کردن بین P681R و سرایت وحشیانه دلتا هستند. تیم شی متوجه شد که در سلول‌های اپیتلیال کشت شده مجاری هوایی انسان که به تعداد مساوی از ذرات ویروسی دلتا و آلفا آلوده بودند، دلتا به سرعت از نوع آلفا پیشی گرفت و الگوهای اپیدمیولوژیکی را که در سطح جهان شبیه‌سازی شده بود، تقلید کرد. اما زمانی که محققان تغییر P681R را حذف کردند، برتری دلتا نسبت به آلفا از بین رفت.
این جهش همچنین ممکن است انتشار SARS-CoV-2 را از یک سلول به سلول دیگر تسریع کند. گروهی به رهبری کی ساتو ویروس شناسی در دانشگاه توکیو، دریافتند که اسپایک‌هایی که حاوی P681R هستند نسبت به اسپایک‌های فاقد این تغییر، سه برابر سریعتر با غشای پلاسمایی سلول‌های غیرآلوده ترکیب می‌شوند که این مرحله، گامی کلیدی در ایجاد عفونت است.
ویتاکر می‌گوید: «من فکر می‌کنم ویروس از نظر حرکت و سرعت در حال پیشرفت است. این ویروس بسیار کارآمدتر شده و خیلی سریعتر بین افراد و سلولها جا به جا می‌شود.»
بیش از یک جهش
اگرچه شواهد نشان می‌دهد که تغییر P681R یکی از ویژگی‌های مهم دلتا است، اما محققان تأکید می‌کنند که بعید است تنها جهشی باشد که مسئول سرایت سریع این نوع از کرونا است. دلتا جهش‌های متعدد دیگری در پروتئین اسپایک و سایر پروتئین‌هایی که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، دارد که ممکن است مهم باشند. «بسیار ساده‌انگارانه است که بگوییم 681 تنها جهش موجود در دلتا است. من فکر می‌کنم این جهش مجموعه‌ای از همه چیز است.» ترزا آیدیلو-گومز، ویروس شناس در دانشکده پزشکی ایکاهن در مونت سینای شهر نیویورک ادعا می‌کند.
به گفته دانشمندان احتمالا، هم زمینه‌های اپیدمیولوژیکی و هم ژنتیکی، در ظهور دلتا نقش داشته است. یکی از هم‌نژادان دلتا، واریانتی به نام کاپا که مانند دلتا اولین بار در هند شناسایی شد، دارای بسیاری از جهش‌های مشابه از جمله P681R است، اما آثار آن به اندازه دلتا ویرانگر نبوده است. در پیش‌چاپی که در هفدهم آگوست منتشر شد، تیمی به سرپرستی زیست‌شناس ساختاری، بینگ چن، در دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون ماساچوست، گزارش داد که پروتئین اسپایک کاپا کمتر بریده می‌شود و بسیار کمتر از اسپایک دلتا به غشای سلولی متصل می‌شود. محققان می‌گویند این یافته سوالاتی را در مورد نقش P681R ایجاد می‌کند.
محققان در اوگاندا تغییر P681R را در گونه‌ای که در اوایل سال 2021 به طور گسترده در این کشور گسترش یافت، شناسایی کردند. اما این گونه هرگز مانند دلتا عمل نکرد. اگرچه این واریانت بسیاری از خواص مشابه را در مطالعات آزمایشگاهی سلولی نشان داد. تیم ویتاکر تغییر P681R را در پروتئین اسپایک ویروس کرونایی که در آغاز همه‌گیری در ووهان چین در حال گسترش بود، وارد کردند و هیچ گونه افزایشی را در عفونت‌زایی این گونه مشاهده نکردند. وی افزود: «برای ایجاد تغییر در یک واریانت بیش از یک جهش رخ می‌دهد.»
ویتاکر و سایر دانشمندان براین عقیده اند که صرف نظر از نقش این تغییر در غلبه دلتا بر سایر واریانت‌ها، این جهش بر اهمیت درک تغییرات در محل برش فورین ویروس کرونا تاکید می‌کند. ویتاکر انتظار ندارد P681R آخرین جهش محل برش فورین باشد که باعث نگرانی می‌شود. «من منتظر هستم تا ببینم در آینده چه اتفاقی می‌افتد.»
ترجمه:فاطمه فریادرس
