Не только азиатские сарбековирусы способны связывать рецептор ACE2

И SARS-CoV-1, и SARS-CoV-2 связывают ACE2 с помощью рецепторсвязывающего домена (RBD). Но не все сарбековирусы способны взаимодействовать с ортологами ACE2 человека, летучих мышей и других видов. Неясно, является ли способность к связыванию ACE2 предковой чертой, которую некоторый клады утратили, или наоборот, этот признак появился недавно у части сарбековирусов Азии. Очень важно понять, как вирусы «учатся» взаимодействовать с новыми ортологами ACE2, включая человеческий.

Исследователи из России и США создали генную библиотеку из 45 RBD сарбековирусов, принадлежащих к четырем известным генетическим кладам RBD. Силу связывания этих доменов с ACE2 измеряли с помощью дрожжевой платформы. В исследовании использовали ACE2-рецепторы человека, циветты, панголина, мыши и летучих мышей Rhinolophus sinicus и R. affinis, всего восемь ортологов.

Как и ожидалось, человеческий ACE2 могут связывать только RBD из тех клад, к которым принадлежат SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2, хотя и с разной аффинностью. Однако очень скоро из этого правила появились исключения. Оказалось, что рецепторы ACE2 R. affinis связываются с RBD вируса BtKY72 из Кении. Впервые было показано, что ортолог ACE2 может взаимодействовать с сарбековирусом не из Азии. Результаты тут же подтвердили альтернативным способом.

Неожиданное открытие свидетельствует в пользу того, что связываться с ACE2 мог предок всех сарбековирусов до разделения на азиатские и неазиатские клады. Для проверки ученые реконструировали предковый сиквенс. Они показали, что наиболее вероятная предковая последовательность RBD была способна связывать аллель 9479 ACE2 R. affinis. Способность связывать человеческий ACE2, по-видимому, пришла позже. В то же время предки клады 2 потеряли такую возможность из-за комбинации 48 замен аминокислот и двух делеций в бывшем ACE2-связывающем регионе. Авторы подчеркивают, что это самая вероятная, но не единственно возможная реконструкция предкового сиквенса.

Авторы также показали, что мутации в RBD очень легко могут усилить связывание с ACE2. Практически во всех случаях, если способность к взаимодействию с ACE2 уже есть, то существуют такие аминокислотные замены, которые усилят связывание более, чем в пять раз.

Вероятно, это свойство и позволяет сарбековирусам относительно легко переходить к новым хозяевам. Точно так же, если RBD не связывает какой-то ортолог ACE2, то в большинстве случаев хватает единичных замен, чтобы обеспечить хотя бы слабое взаимодействие. Так, мутации K493Y и T498W позволили RBD африканского сарбековируса BtKY72 связаться с ACE2 человека, чего в норме не происходит.

В конце авторы рассмотрели новые сарбековирусы из Африки и Европы, которые обнаружили уже после начала исследования, а также новую линию RBD. Они показали, что RBD сарбековируса Khosta-2 (Хоста-2), обнаруженного в России, может связывать ACE2 человека без каких-либо дополнительных мутаций. Если учесть сиквенсы новых сарбековирусов при филогенетической реконструкции предкового сиквенса, то это только подтверждает ранее сделанные выводы.

О российской части исследования один из соавторов статьи Сергей Альховский (НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России) рассказывал в ноябре на конференции «Молекулярная диагностика-2021». При анализе мазков и фекалий летучих мышей Сочинского национального парка нашли два новых SARS-подобных коронавируса, хотя и не из той же клады, что SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2. Один обнаружили в пещерах, другой, тот самый Хоста-2, — в единственной локации: в подвале сочинского Института медицинской приматологии. «Очень важный вопрос — выяснение истинного генетического разнообразия этих вирусов, которые циркулируют у нас, с особым упором на S-ген», — сказал Сергей Альховский.

Авторы подчеркнули, что сарбековирусы вызывают особое опасение. Способность вируса заражать человека зависит от многих факторов, но связывание человеческих рецепторов — один из ключевых. В новой работе было показано, что способность сарбековирусов связывать ACE2 человека может возникнуть и неоднократно возникала в прошлом, причем не только в Азии.