Большинство исследований вакцин в рамках нынешней пандемии коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19) сосредоточено на роли рецептора ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) в опосредовании проникновения вируса в клетку-хозяин. Однако недавнее исследование, опубликованное на сервере препринтов bioRxiv * в ноябре 2020 года, раскрывает важную роль, которую играет N-концевой домен вируса SARS-CoV-2 в инфицировании хозяина. Это может быть очень полезно для измерения эффективности антител, используемых в плазматической терапии выздоравливающих от COVID-19.

До сих пор наблюдалось, что спайковый белок (или S-белок) вируса взаимодействует с рецептором ACE2 клеток-хозяев, при этом субъединица S1 участвует в связывании вируса с рецептором через рецептор-связывающий домен ( RBD). В настоящее время общепризнано, что RBD является основным сайтом, на который нацелены нейтрализующие антитела.

Однако RBD структурно связан с N-концевым доменом (NTD) соседнего протомера шипа, а моноклональные антитела против NTD нейтрализуют инфекцию, что позволяет предположить, что «NTD, как и RBD, играют ключевую роль в Инфекция SARS-CoV-2 »

Подтверждающие доказательства роли NTD

Хотя COVID-19 – это в первую очередь респираторная инфекция, при этом основным осложнением в тяжелых случаях является пневмония, ACE2 не очень экспрессируется в клетках легких и встречается на относительно низких уровнях в пневмоноцитах II типа. Это вызвало понятную путаницу, к которой добавились недавние открытия, которые показали, что клетки, не экспрессирующие ACE2, также содержат РНК SARS-CoV-2. Таким образом, вполне могут существовать другие рецепторы, которые позволяют вирусу проникать в определенные органы, такие как легкие.

Исследователи из Университета Осаки, Япония, использовали библиотеку кДНК легких для определения потенциальных рецепторов, а также механизма, с помощью которого вирус успешно распространяется на другие органы, такие как кишечник, печень, почки и кровеносные сосуды у инфицированных пациентов.

L-SIGN действует как рецептор NTD

Исследователи обнаружили, что во всех случаях клетки, содержащие вирусный спайковый белок NTD, также содержали рецептор L-SIGN и были окрашены антителами против L SIGN. Это указывает, говорят они, «что L-SIGN является основной молекулой 86, которая взаимодействует с SCoV2-NTD в легких». Примечательно, что этот рецептор высоко экспрессируется в легких, несмотря на то, что его основным местом экспрессии является печень.

С другой стороны, ни одна ячейка не содержала RBD.

NTD связывается с L-SIGN / DC-SIGN через уникальные гликаны

L-SIGN и его близкородственный рецептор DC-SIGN обнаружены в легких. Другой рецептор, называемый CD147, предположительно опосредует инфекцию SARS-CoV-2. Однако исследователь обнаружил, что только NTD связывается как с L-SIGN, так и с DC-SIGN на поверхности клетки, но не с ACE2 или CD147.

Было обнаружено, что RBD связывается только с ACE2. Опять же, как L-SIGN, так и DC-SIGN являются лигандами молекулы межклеточной адгезии 3 (ICAM-3) через сахарную цепь. Сахар, называемый маннаном, является лигандом для обоих рецепторов, и его присутствие заметно подавляет связывание NTD с любым из вышеуказанных рецепторов. Исследователи комментируют: « Уникальные гликаны NTD SARS-CoV-2 на N149 участвуют во взаимодействии с L-SIGN и DC-SIGN ».

Уникальное взаимодействие между NTD SARS-CoV-2 и этими рецепторами отражается в неспособности SARS-CoV NTD или других человеческих коронавирусов OC43 и HKU1 сделать то же самое.

SIGN рецепторы опосредуют слияние мембран

Слияние мембран необходимо для успешного заражения вирусами в оболочке. Исследователи обнаружили, что слияние клеток происходит, когда клетки, инфицированные вирусным спайк-белком, совместно культивируются с клетками, экспрессирующими ЗНАКИ на своей поверхности. Это указывает на то, что эти рецепторы действительно вызывают слияние мембран, как только экспрессирующая их клетка становится мишенью вируса.

И снова исследователи обнаружили, что DC-SIGN, который экспрессировался на ДК моноцитов (moDC), но SARS-CoV-2 не может производить слияние мембран в присутствии рецептора CD74. Таким образом, сигналы, экспрессируемые в CD74-негативных клетках, вероятно, ответственны за передачу этой инфекции.

Во-вторых, поскольку вирусный NTD связывается с moDC, возможно, что вирус, прикрепленный к DC-SIGN на moDC, мог инфицировать другие клетки, как показано в эксперименте с сокультивированием. И действительно, L-SIGN экспрессируется не только в легочных и эндотелиальных клетках, но и на DC и специализированных макрофагах, которые несут DC-SIGN и которые также обнаруживаются в легких.

Исследователи комментируют: «Их локализация в легких еще больше усиливает все более вероятную роль L-SIGN и DC-SIGN как рецепторов SCoV2 и, следовательно, может играть важную роль в патогенезе пневмонии».

Эта инфекция была заблокирована in vitro антителами против DC-SIGN или гликановым маннаном. Быстрое распространение вируса можно объяснить этим феноменом, поскольку ДК представляют собой циркулирующие клетки.

Антитела против NTD / RBD нейтрализуют SIGN-опосредованную инфекцию SARS-CoV-2

Как анти-RBD, так и анти-NTD-антитела блокировали заражение псевдовирусом SARS-CoV-2 на SIGN-несущих клетках, показывая способность сывороточных антител нейтрализовать вирусную инфекцию через эти рецепторы и указывая на то, что оба рецептора играют роль роль в успешном заражении.

Последствия и будущие направления

Таким образом, исследование проливает некоторый свет на возможность того, что SARS-CoV-2 может действовать через другие рецепторы хозяина, в частности СИГНАЛЫ, для инфицирования клеток, не несущих ACE2, и распространения в нелегочные органы.

Во-вторых, взаимодействие между NTD этого вируса и ЗНАКАМИ кажется уникальным для текущего вируса, поскольку ни более ранний вирус SARS (тяжелый острый респираторный синдром), ни сезонные коронавирусы не демонстрируют эффективного спайкового связывания с этими рецепторами. Фактически, шипованный белок SARS-CoV-2 имеет другие прикрепленные к нему гликановые группы по сравнению с другими, даже близкородственными SARS. Более того, N-связанный гликан по остатку 149, который в основном отвечает за взаимодействие NTD-DC-SIGN, отсутствует в последнем и содержит пентасахаридный мотив (GlcNAc2Man3), распознаваемый знаками SIGN.

В-третьих, распространение вируса по организму и возникновение серьезных осложнений, включая тромбоз, можно объяснить присутствием этих рецепторов на эндотелиальных клетках, а также во многих других органах тела. Исследователи объясняют: «Из-за их миграции в организме DC могут функционировать как переносчики [of SARS-CoV-2]связываясь с вирусом через DC-SIGN, чтобы инфицировать клетки, экспрессирующие ACE2 или L-SIGN, что, в свою очередь, способствует распространению вируса в организме хозяина. ”

Опять же, присутствие нейтрализующих антител, обнаруженных у пациентов с COVID-19, которые нацелены на инфекцию SARS-CoV-2 с помощью рецепторов DC-SIGN, указывает на то, что NTD является терапевтической мишенью. Важно отметить, что большинство моноклональных антител от таких пациентов не связываются с RBD и что нейтрализующие антитела не препятствуют связыванию спайк-ACE2. Однако антитело 4A8 против RBD предотвращало инфицирование вирусом SIGN-несущих клеток. Таким образом, исследование подтверждает актуальность использования плазмы выздоравливающих для лечения этих пациентов, особенно антител, нацеленных на NTD.

В исследовании делается вывод: «Дальнейший анализ L-SIGN или DC-SIGN-опосредованной инфекции будет важен для понимания этиологии заболеваний, связанных с SARS-CoV-2. Кроме того, для эффективной разработки вакцины важное значение имеет нацеливание на SIGN-опосредованную инфекцию, а также на ACE2-опосредованную инфекцию »

.

* Важное примечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие клинической практикой / поведением, связанным со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Источник