Показано быстрое распространение мутации в гене S-белка SARS-CoV-2

Мутации в гене S-белка (белка шипа коронавируса, который связывается с клеточным рецептором) особенно интересуют ученых, так как большая часть подходов по созданию вакцин для борьбы с SARS-CoV-2 основана на использовании антител, нацеленных именно на эту мишень.

Ученые из Великобритании и США предложили подход для отслеживания эволюции последовательности S-белка. Основной задачей было наблюдение за динамикой изменений в последовательности гена S-белка, которая могла бы показать существование положительного отбора, направленного на фиксацию тех или иных вариантов белка. Кроме того, авторы попытались определить, значима ли роль рекомбинации в эволюции SARS-CoV-2.

Так как мутации в гене S-белка среди секвенированных последовательностей относительно редки, для поиска сайтов, которые находятся под действием положительного естественного отбора, был применен особый подход. Исследователи учитывали ранние индикаторы положительного отбора: как меняется частота появления той или иной мутации в регионе с течением времени, появляется ли повторно определенная мутация в разных географических регионов и среди отдаленных штаммов SARS-CoV-2, используются ли разные кодоны для кодирования одной и той же повторяющейся аминокислоты, а также существуют ли связанные кластеры мутаций. Для отобранных таким образом мутировавших последовательностей проводили моделирование, чтобы оценить их влияние на характеристики S-белка.

Авторы работы обнаружили 14 подходящих мутаций в S-белке, одна из которых, обозначенная D614G — со следами наибольшего влияния положительного отбора, причем в глобальном географическом масштабе. Особенно важно, отмечают авторы, что сайт, в котором находится мутация, соответствует участку белка, который распознается антителами, характерными для выздоровевших людей. Это значит, что даже переболевшие могут оказаться восприимчивы к новой форме вируса. Кроме того, можно предположить, что такая мутация может повышать инфекционность SARS-CoV-2 и способствовать быстрому распространению мутировавшего штамма. Известно, что штаммы, несущие эту мутацию, быстро заменяют оригинальную уханьскую форму вируса.

Комментатор на сайте препринтов отмечает, что о связи между определенной мутацией и свойствами вируса говорить преждевременно, пока не проведены функциональные исследования. Сами авторы подчеркнули, что не выявлено связи между этой мутацией и частотой госпитализаций.

Ученые показали, что еще одна из найденных ими мутаций передается между вирусами путем рекомбинации в некоторых европейских регионах, в частности, в Бельгии. Это говорит о том, что различные формы вируса могли встречаться внутри одного хозяина и обмениваться частями генома. Причиной такого явления может быть недостаточное соблюдение противоэпидемических мер: социального дистанцирования, самоизоляции и предохранения больных COVID-19 от перекрестного заражения. Авторы статьи напоминают, что рекомбинация дает вирусу возможность увеличить свои эволюционные преимущества, собрав вместе те качества, которыми обладали исходные штаммы.