Коронавирус SARS-Cov-2: особенности структурных белков, контагиозность и возможные иммунные коллизии

Актуальность. Коронавирус SARS-Cov-2 является новым вирусом, обладающим способностью осуществлять трансмиссию воздушно-капельным путем, вызывая тяжелое течение атипичной пневмонии. Роль его структурных белков в патогенезе неизвестна.

Цель –охарактеризовать особенности структурных белков 2019-nCoV и их изменения в связи с возникновения у него других путей трансмиссии и проанализировать возможность возникновения при его инфицировании гетерологичного иммунного ответа.

Материалы и методы. Для компьютерного анализа были использованы доступные в Интернете базы данных первичных структур генома и белков коронавирусов SARS-Cov-2 и SARS-CoV. Сравнивали аминокислотный состав их структурных белков S, M, E и N и их генетические коды, с помощью алгоритма BLAST сопоставляли их первичные последовательности Для выявления пептидного (иммуноэпитопного) родства S-белка с белками человека и вирусов был выполнен поиск гомологичных последовательностей в их белках.

Результаты. Среди структурных белков SARS-Cov-2 первичные последовательности белков M, E и N оказались консервативными. В субъединице S1 белка-S выявлены несколько крупных вставок, значительные изменения аминокислотного состава с преобладанием положительно заряженных аминокислот, что характерно для поверхностных белков вирусов, обладающих высокой контагиозностью. Субъединице S2 свойственна консервативность и сохранение отрицательной полярности. S-белку свойственно пептидное (иммуноэпитопное) родство со многими белками человека и вирусов.

Заключение. Особенности SARS-Cov-2 сопряжены со значительными изменениями в структуре S1 субъединицы его S-белка, которые потенциально могут быть ответственны за присущую вирусу высокую трансмиссивность и множество иммунных коллизий, отягощающих течение инфекционного процесса.

1. Koonin E, Dolja V, Krupovic M. Origins and evolution of viruses of eukaryotes: The ultimate modularity. Virology, 2015; 479–480: 2–25. doi: 10.1016/j.virol.2015.02.039

2. Stedman KM. Deep recombination: RNA and ssDNA virus genes in DNA virus and host genomes. Annu. Rev. Virol. 2015; 2: 203–217. doi: 10.1146/annurev-virology-100114-055127.

3. Харченко Е.П. Распространенность в геноме вирусов человека малых гомологичных и комплементарных фрагментов и возможная их роль. Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7, № 4. С. 393–404. doi: 10.15789/2220-7619-2017-4-393-404.

4. Selin LK, Wlodarczyk MF, Kraft AR et al. Heterologous immunity: immunopathology, autoimmunity and protection during viral infections. Autoimmunity. 2011; 44: 328–347. doi:10.3109/08916934.2011.523277.

5. Харченко Е.П. Вирус гонконгского гриппа: штрихи к портрету 50 лет спустя и будущая пандемия гриппа. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020; 19 (1): 24–34. https://doi:10.31631/2073-3046-2020-19-1-24-34.

6. Song Z, Xu Y, Bao L, Zhang L et al. From SARS to MERS, Thrusting Coronaviruses into the Spotlight. Viruses. 2019;11(1). pii: E59. doi: 10.3390/v11010059.

7. Kwong PD, Mascola JR. HIV-1 Vaccines based on antibody identification, b cell ontogeny, and epitope structure. Immunity. 2018; 48: 5: 855-871. doi: 10.1016/j.immuni.2018.04.029.

8. Bajic G, van der Poel CE, Kuraoka M et al. Autoreactivity profiles of influenza hemagglutinin broadly neutralizing antibodies. Sci Rep. 2019; 9 (1): 3492. doi: 10.1038/s41598-019-40175-8.

9. Kanyavuz A, Marey-Jarossay A, Lacroix-Desmazes Set al. Breaking the law: unconventional strategies for antibody diversification. Nat Rev Immunol. 2019; 19 (6): 355– 368. doi: 10.1038/s41577-019-0126-7.

10. Харченко Е.П. Инвариантность генетического кода и возможный путь его эволюции. Ж.эвол.биохим. и физиол. 1986. Т.22 , N 5, С.351-354.

11. Харченко Е.П. Иммуноэпитопный континуум родства белков и полиреактивность и аутореактивность антител //Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, № 4. C. 335–346.

12. Sharma S., Thomas P.G. The two faces of heterologous immunity: protection or immunopathology. J. Leukoc. Biol., 2014, vol. 95, pp. 405–416. doi: 10.1189/jlb.0713386.

13. Shen Z.T., Nguyen T.T., Daniels K.A. et al. Disparate epitopes mediating protective heterologous immunity to unrelated viruses share peptide-MHC structural features recognized by cross-reactive T cells. J. Immunol., 2013, vol. 191, no. 10, pp. 5139–5152. doi: 10.4049/jimmunol.1300852 .

14. Welsh R.M., Che J.W., Brehm M.A et al.. Heterologous immunity between viruses. Immunol. Rev., 2010, vol. 235, no. 1, pp. 244–266. doi: 10.1111/j.0105-2896.2010.00897.

15. Miller A., Reandelar M.J., Fasciglione K et al. Roumenova V., Li Y., Otazu G. H. Correlation between universal BCG vaccination policy and reduced morbidity and mortality for COVID-19: an epidemiological study. https://doi.org/10.1101/2020.03.24.20042937 .

16. Gil A., Kenney L.L., Mishra R. et al. Vaccination and heterologous immunity: educating the immune system. Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg., 2015, vol. 109, no. 1, pp. 62–69. doi: 10.1093/trstmh/tru198.

17. Харченко Е.П. Оптимизация прогнозирования вакцинных штаммов гриппа. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2019; Т. 18. № 1.С 4-17. doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-1-4-17.

18. Czub, M., Weingartl, H., Czub, S. et al. Evaluation of modified vaccinia virus Ankara based recombinant SARS vaccine in ferrets. Vaccine 2005; vol. 23, pp. 2273–2279. doi: 10.1016/j.vaccine.2005.01.033.

19. Weingartl, H., Czub, M., Czub, S. et al. Immunization with modified vaccinia virus Ankara-based recombinant vaccine against severe acute respiratory syndrome is associated with enhanced hepatitis in ferrets. J. Virol. 2004; vol. 78, pp. 12672–12676. doi: 10.1128/JVI.78.22.12672-12676.2004.

20. Pardi N, Hogan MJ, Porter FW et al. mRNA vaccines – a new era in vaccinology. Nat Rev Drug Discov. 2018; vol. 17, no.4, pp.261 –279. doi: 10.1038/nrd.2017.243.

21. Ge D, Du Q, Ran B et al. The neurotoxicity induced by engineered nanomaterials. Int J Nanomedicine. 2019; vol. 6. no.14, pp.4167-4186. doi: 10.2147/IJN.S203352.

22. Харченко Е. П. Поиски универсальной противогриппозной вакцины: возможности и ограничения. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2019; 18 (5):70–84. doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-5-70-84.

23. Ahmed S.S., Volkmuth W., Duca J. et al. Antibodies to influenza nucleoprotein cross-react with human hypocretin receptor 2. Sci. Transl. Med., 2015, vol. 7, no. 294: ra105. doi: 10.1126/scitranslmed.aab2354.

24. Jiang S, Bottazzi ME, Du L et al. Roadmap to developing a recombinant coronavirus S protein receptor-binding domain vaccine for severe acute respiratory syndrome.2012 Expert Review of Vaccines. 2012 Dec;11(12):1405-13. doi: 10.1586/erv.12.126.

25. Харченко, Е. П., Калихевич, В. Н., Соколова, Т. В., Шестак, К. И., Ардемасова, З. А. . Высокоактивные аналоги опиатоподобных пептидов гисторфина и каппорфина. 1989; Вопросы медицинской химии, Т. 35. № 2. С 106–109.