Новый вариант коронавируса: что такое спайковый белок и почему в нем важны мутации?
Появление нового варианта коронавируса вызвало новый интерес к части вируса, известной как белок спайков. Новый вариант несет в себе несколько необычных изменений в белке шипа по сравнению с другими близкородственными вариантами — и это одна из причин, почему он вызывает большее беспокойство, чем другие, безвредные изменения вируса. мы наблюдали ранее. Новые мутации могут изменить биохимию спайка и повлиять на степень передачи вируса.
Спайковый белок также является основой современных вакцин против COVID-19, которые стремятся вызвать иммунный ответ против него. Но что такое протеин-шип и почему он так важен?
Захватчики клеток
Наши клетки эволюционировали, чтобы отражать такие вторжения. Одной из основных защит клеточной жизни от захватчиков является ее внешнее покрытие, которое состоит из жирового слоя, содержащего все ферменты, белки и ДНК, составляющие клетку. Из-за биохимической природы жиров внешняя поверхность имеет отрицательный заряд и обладает отталкивающими свойствами. Вирусы должны преодолеть этот барьер, чтобы получить доступ к клетке.
Как и клеточная жизнь, коронавирусы окружены жировой оболочкой, известной как оболочка. Чтобы проникнуть внутрь клетки, вирусы в оболочке используют белки (или гликопротеины, поскольку они часто покрыты скользкими молекулами сахара), чтобы соединить свою собственную мембрану с мембраной клетки и захватить клетку.
Спайковый белок коронавирусов — один из таких вирусных гликопротеинов. У вирусов Эбола один, у вируса гриппа — два, а у вируса простого герпеса — пять.
Архитектура шипа
Белок-шип состоит из линейной цепи из 1273 аминокислот, аккуратно свернутой в структуру, которая усеяна до 23 молекулами сахара. Белки-шипы любят слипаться, и три отдельные молекулы-шипы связываются друг с другом, образуя функциональную «тримерную» единицу.
Белок-спайк SARS-CoV-2 застревает на примерно сферической вирусной частице, внедряется в оболочку и выступает в космос, готовый цепляться за ничего не подозревающие клетки. По оценкам, на один вирус приходится примерно 26 тримеров шипов.
Одна из этих функциональных единиц связывается с белком на поверхности наших клеток, называемым ACE2, запуская захват вирусной частицы и, в конечном итоге, слияние мембран. Спайк также участвует в других процессах, таких как сборка, структурная стабильность и уклонение от иммунитета.
Вакцина против шипового белка
Учитывая, насколько важен для вируса спайковый белок, многие противовирусные вакцины или лекарства нацелены на вирусные гликопротеины.
От SARS-CoV-2 вакцины, производимые Pfizer / BioNTech и Moderna, дают нашей иммунной системе инструкции по созданию нашей собственной версии белка-шипа, что происходит вскоре после иммунизации. Производство спайка внутри наших клеток запускает процесс выработки защитных антител и Т-клеток.
Одна из наиболее тревожных особенностей спайкового белка SARS-CoV-2 — это то, как он перемещается или изменяется с течением времени в процессе эволюции вируса. Закодированный в вирусном геноме белок может мутировать и изменять свои биохимические свойства по мере развития вируса.
Большинство мутаций не принесут пользы и либо остановят работу спайкового белка, либо не повлияют на его функцию. Но некоторые могут вызвать изменения, которые дадут новой версии вируса избирательное преимущество, сделав его более передаваемым или заразным.
Один из способов, которым это могло произойти, — это мутация части белка-шипа, которая предотвращает связывание с ним защитных антител. Другой способ — сделать шипы более «липкими» для наших клеток.
Вот почему новые мутации, которые меняют функции спайков, вызывают особую озабоченность — они могут повлиять на то, как мы контролируем распространение SARS-CoV-2. Новые варианты, обнаруженные в Великобритании и других странах, имеют мутации в спайке и в частях белка, участвующих в проникновении внутрь ваших клеток.
В лаборатории необходимо будет провести эксперименты, чтобы выяснить, значительно ли — и как — эти мутации меняют спайк, и остаются ли эффективными наши текущие меры контроля.
Спайк-белок коронавируса сам по себе вызвал нарушения свертываемости крови
Lize M. Grobbelaar et al. / medRxiv, 2021
Биологи провели микроскопические исследования образцов крови здоровых людей с добавленным спайковым белком коронавируса и без него, а также пациентов, больных ковидом. Исследователи заметили, что добавление в кровь свободного S-белка вызывало формирование амилоидных сгустков и изменения формы клеток крови. Кроме того, ученые смоделировали ток плазмы в сосудах и экспериментально показали, что у пациентов с ковидом он может быть сильно затруднен. Препринт статьи опубликован на портале medRxiv.
Вызываемую SARS-Cov-2 инфекцию можно охарактеризовать беспрецедентными для других респираторных инфекций патологиями. Среди них – нарушения свертываемости крови (коагулопатии), которые могут приводить либо к кровотечениям, либо тромбозам. Связывание спайкового S-белка с рецепторами в момент проникновения вируса в клетку может вызывать клеточные патологии, но само по себе не может объяснить такую распространенность коагулопатии у пациентов. Однако S-белок путешествует в организме и сам по себе отдельно от вируса, высвобождаясь из инфицированных клеток: его, например, находили в мочеиспускательном канале. Частицы этого белка также могут проникать сквозь гематоэнцефалический барьер.
Ученые из Университета Стелленбоша под руководством Итерезии Преториус (Etheresia Pretorius) изучили способность частиц S-белка взаимодействовать напрямую с тромбоцитами и белком фибриногеном, вызывая в нем изменения и, как следствие, нарушения свертываемости крови. Сначала исследователи при помощи флуоресцентной микроскопии проверили, накапливаются ли аномальные амилоидные комплексы в плазме здоровых людей с добавлением частиц S-белка и без них. В образцы с добавлением одного нанограмма на миллилитр S-белка добавляли тромбин (активатор коагуляции) и делали микрофотографии. В тех образцах, куда попал вирусный белок, формировались более плотные фибриновые сгустки. В образцах цельной крови спайковый белок вируса вызывал гиперактивацию тромбоцитов.
Плазма здоровых людей без добавления спайк-белка (А) и с ним (В). После добавления тромбина в образцах с S-белком формируются более плотные сгустки.
Что такое спайковый белок при коронавирусе
Количественная оценка антител класса IgG к спайковому (S) белку возбудителя новой коронавирусной инфекции позволяет судить о наличии поствакцинального иммунитета к COVID-19. Можно отслеживать динамику уровня антител и оценить, насколько меняется со временем устойчивость иммунного ответа к COVID-19. «Спутник V» — двухкомпонентная вакцина против COVID-19, содержащая ген S-белка коронавируса, в отношении которого вырабатываются антитела. Оценку поствакцинального иммунитета целесообразно проводить не ранее чем через 21 день после введения второго компонента вакцины.
Коронавирусная инфекция, ковид.
SARS-CoV-2 Spike IgG.
ОЕ/мл (относительная единица на миллилитр), BAU/мл (единиц, связывающих антител, на миллилитр).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную, капиллярную кровь.
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Данное исследование позволяет определить концентрацию в крови IgG-антител к спайковому (S) белку коронавируса COVID-19.
С момента попадания вируса в организм начинают вырабатываться иммуноглобулины, или антитела, которые распознают и связывают чужеродные антигены. Первыми вырабатываются IgM-антитела, они служат маркером ранней стадии болезни или острого периода. IgG-антитела постепенно вырабатываются через 2-3 недели от начала заболевания и циркулируют в кровеносном русле. После перенесенной инфекции образуются IgG-антитела к нуклеокапсидному белку (N). Антитела к S-белку образуются как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации.
Количественное исследование позволяет оценить не только наличие или отсутствие антител к S-белку коронавируса SARS‑CoV‑2, но и также определить их уровень, что дает возможность оценить напряженность иммунитета и динамику роста антител.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Тесты на антитела к COVID-19. Популярные вопросы
Чем отличается наличие антител к спайковому (S) белку SARS-CoV-2, IgG, и антител к коронавирусу SARS-CoV-2 (нуклеокапсидному белку); IgG и Нейтрализующие антитела IgG к рецептор-связывающему домену (RBD) белка S1?
РНК вируса SARS-CoV-2 кодирует четыре структурных белка: спайковый (S), оболочечный (E), нуклеокапсидный (N), мембранный (M). Структуры, выступающие на поверхности вируса подобно шипам и придающие сходство с короной, сформированы спайковым (S) белком. S-белок состоит из двух субъединиц, на одной из которых располагается рецептор-связывающий домен (RBD), посредством которого вирус связывается с рецепторами на клетках эпителия дыхательных путей человека при заражении. При инфицировании, SARS-CoV-2 стимулирует гуморальный и клеточный ответ иммунной системы человека, при этом гуморальный ответ характеризуется продукцией специфических антител классов M и G, которые способны распознавать и связывать вышеуказанные структурные белки SARS-CoV-2, участвуя в механизмах его нейтрализации и удаления. Нуклеокапсидный (N) и спайковый (S) белки в ходе инфекции вызывают наиболее выраженный антительный ответ. Выявление специфических антител к этим белкам используют в качестве иммунных свидетельств контакта организма с новым коронавирусом. При этом нейтрализующая активность антител, вырабатываемых против SARS-CoV-2, преимущественно соотносится с антителами к S-белку.
В чем различие между тестами IgG количественными и качественными?
Качественный тест определяет только факт наличия антител в сыворотке крови, поэтому результатом данного исследования будут значения «обнаружено» или «не обнаружено». Количественный тест показывает не только наличие антител в сыворотке крови, но и определяет (числовым значением) их концентрацию.
Определение антител к SARS-CoV-2 имеет значение для оценки иммунного ответа на текущую или перенесенную инфекцию, в качестве дополнительного метода диагностики при заболевании, для оценки уровня популяционного иммунитета, а также при оценке напряженности поствакцинального протективного иммунитета. В настоящий момент на территории Российской Федерации применяются более 150 зарегистрированных тест- систем для определения уровня антител к SARS-CoV-2, которые различаются между собой по ряду параметров: чувствительность, специфичность, возможность количественной или качественной оценки, антигенам, используемых основе, а также единицами измерения значений. Соответственно, делать текущие и перспективные выводы по обобщенному значению уровня антител без учета их специфики, целей тестирования, а также персонифицированной информации о состоянии человека, нельзя.
В нашей клинике Вы можете сдать как качественные, так и количественные тесты на антитела к коронавирусу SARS-CoV-2 (COVID-19)
Что такое спайковый белок при коронавирусе
Оптимальный тест для оценки иммунного ответа на возбудителя COVID-19 и установления факта перенесенной инфекции. Одновременное определение антител нескольких классов (IgA, IgG, IgM) повышает информативность теста, поскольку сроки появления иммуноглобулинов различных классов при COVID-19 индивидуальны. Антитела IgA и IgM появляются первыми при контакте с вирусом и, как правило, являются маркером ранней стадии инфекции. Антитела IgG появляются позже и могут циркулировать в крови длительное время. Выявление IgG позволяет судить о наличии защитного иммунитета, который может сформироваться как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации. Тест нацелен на выявление антител к спайковому (S) белку, именно они являются нейтрализующими (уничтожают вирус) и имеют большую клиническую значимость. Определение трех классов наиболее значимых антител одновременно позволяет снять неопределенность иммунного статуса в отношении COVID-19 и необходимость дальнейшего обследования. Тест является оптимальным скринингом перед вакцинацией, в том числе для выявления лиц с бессимптомной формой инфекции. При положительном результате и выявлении антител IgG данные можно использовать как точку отсчета в целях последующего наблюдения за динамикой уровня антител. Отрицательный результат исследования достоверно подтвердит отсутствие антител. Выдается единый результат для IgA, IgM, IgG (без уточнения класса выявленных антител) в качественном формате: «положительный»/«отрицательный». Дополнительно для IgG выдается результат в количественном формате.
Антитела к антигенам COVID-19, иммуноглобулины к антигенам вируса SARS-CoV-2, антитела к S1/S2 антигенам вируса SARS-CoV-2, ковид, ковидная инфекция.
SARS-CoV-2 antibodies, Coronaviridae, Coronavirus.
ОЕ/мл (относительная единица на миллилитр).
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Коронавирусная инфекция COVID-19 – это инфекционное заболевание, вызывается новым штаммом вируса SARS-CoV-2, который был выявлен в декабре 2019 года.
COVID-19 распространяется между людьми воздушно-капельным путем при прямом контакте или по воздуху на расстоянии около полутора метров друг от друга. После инфицирования симптомы COVID-19 могут появиться в течение двух недель, в основном это лихорадка, кашель, одышка. Среди других симптомов отмечают насморк, потерю обоняния, головную боль, слабость, диарею и тошноту. Считается, что пожилые люди, беременные женщины, люди с хроническими заболеваниями, курильщики находятся в группе повышенного риска.
Также встречается бессимптомное носительство вируса, носителями чаще всего становятся дети и молодые взрослые. Они могут передавать вирус другим людям при контакте, при этом у них самих не развиваются симптомы заболевания.
Анализ крови на антитела к вирусу SARS-CoV-2 – исследование, которое позволяет проверить наличие антител в крови к возбудителю новой коронавирусной инфекции COVID-19.
Инфекционный процесс сопровождается выработкой антител двух типов: IgM и IgG.
IgM-антитела производятся первыми, их уровень быстро нарастает в начале инфекции, достигая максимума в острый период болезни, а затем постепенно снижается, полностью исчезая к моменту выздоровления. Таким образом, они остаются в крови около недели и положительный анализ означает, что человек подвергся инфекции недавно, она в острой форме.
IgG-антитела также появляются в крови в острой стадии инфекционного процесса, но максимальная их выработка происходит обычно через 10-14 дней после перенесенной инфекции. Выявление IgG-антител к возбудителю COVID-19 свидетельствует, что человек выздоравливает или уже переболел коронавирусной инфекцией.
Качественное исследование отображает наличие или отсутствие антител в крови, но не определяет их концентрацию. Для этого выполняют количественный тест, который показывает титры антител, что позволяет определить стадию инфекционного процесса и дает возможность рассчитать напряженность иммунитета, то есть уровень невосприимчивости к данной инфекции.
1. 13 После вакцинации или перенесенного COVID-19, нейтрализующие антитела к коронавирусу SARS-CoV-2, спайковый (S) белок, IgG, количественно. Иммуноглобулины класса G (IgG) начинают появляться в крови примерно через 3-4 недели после инфицирования и могут сохраняться длительное время. Наличие IgG указывает на ранее перенесенную инфекцию. Как правило, при заболевании антитела вырабатываются как к нуклеокапсидному (N), так и к спайковому (S) белку коронавируса. Выявление IgG к спайковому (S) белку позволяет судить о наличии защитного иммунитета, который может сформироваться как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации. Высокочувствительный полностью автоматизированный количественный тест для выявления антител IgG к вирусу SARS-CoV-2 позволяет отслеживать динамику уровня антител, в том числе после вакцинации, и оценить, насколько меняется со временем устойчивость иммунного ответа к COVID-19. Качественное исследование отображает наличие или отсутствие антител в крови, но не определяет их количество. Для этого и выполняют данный количественный тест на IgG, который показывает концентрацию антител, что позволяет определить стадию инфекционного процесса и дает возможность рассчитать напряженность иммунитета, то есть уровень невосприимчивости к данной инфекции.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
