Замена L452R в S-белке способствует распространению коронавируса

Группа ученых из США исследовала глобальное распространение множества независимых вариантов SARS-CoV-2 с мутацией L452R в рецептор-связывающем домене (RBD) S-белка.

S-белок играет ключевую роль в проникновении вируса в клетку, это мишень для вакцин и моноклональных антител. Он состоит из 1273 аминокислот, его можно разделить на два функциональных региона: N-концевую область S1 (аминокислоты 14–682) и C-концевую область S2 (аминокислоты 686–1273). S1 взаимодействует с рецептором ACE2 клетки-хозяина через RBD, S2 отвечает за проникновение в клетку. Антитела против RBD играют главную роль при нейтрализации вируса. Любые структурные изменения в этой области из-за мутаций могут повлиять на вирулентность и патогенность SARS-CoV-2.

Замена гидрофобного остатка лейцина в положении 452 на полярный остаток аргинина (L452R) в S1 в последнее время получила значительное распространение. С помощью ПЦР и секвенирования по Сэнгеру ученые проанализировали участки 1-250 и 414-583 в 570 клинических образцах из ротоглотки. Результаты сравнивали с последовательностью штамма Wuhan-Hu-1. Для определения их распространенности и клонального происхождения использовали инструменты визуализации Nextstrain, а также общедоступную базу данных GISAID (Global Initiative on Sharing All Influenza Data). Также провели филогенетический анализ.

Замену L452R обнаружили в десятке независимо возникших линий, в том числе вызывающих опасения вариантах (VOC) и исследуемых вариантах (VOI) дельта (B.1.617.2), каппа (B.1.617.1), эпсилон (B.1.427/B.1.429) и йота (B.1.526).

Массовое появление вариантов с L452R ранее связывали с «калифорнийским» штаммом B.1.427/B.1.429 или CAL.20C (эпсилон). Однако ученые идентифицировали отдельный вариант с L452R, который также появился в Калифорнии, CAL.20A (именно он вызвал инфекцию SARS-CoV-2 у горилл в зоопарке Сан-Диего, о чем сообщалось в январе 2021 года). В отличие от CAL.20C, несущего две дополнительные замены в N-концевом домене, CAL.20A имеет только L452R в S-белке. По данным филогенетического анализа, появление обоих вирусных вариантов было специфически инициировано приобретением L452R, что свидетельствует о сильном положительном отборе по этой замене. Приобретение L452R, по-видимому, является первичным эволюционным событием, которое вызвало появление CAL.20A.

Также ученые проанализировали рост числа штаммов с заменой L452R с течением времени: если до ноября 2020 года были идентифицированы лишь 47 изолятов с данной мутацией, то в ноябре-декабре 2020 года их число возросло до 2594, в январе-феврале 2021 года — до 21 068, в марте 2021 года — до 80 293. Согласно данным GISAID, в мае 2021 года мутации L452R были обнаружены у 15,9% всех изолятов коронавируса, а в июне 2021 года уже 65,9%, что связывают в первую очередь с массовым распространением варианта дельта.