واریانت جدید ویروس کرونا؛ پروتئین اسپایک و اهمیت جهش‌های آن

ظهور واریانت جدید ویروس کرونا موجب جلب ‌توجه مجدد به بخشی از ویروس کرونا شده است که پروتئین اسپایک نامیده می‌شود. واریانت جدید حاوی چند تغییر غیر عادی در پروتئین اسپایک در‌ مقایسه ‌با واریانت‌های مشابه و یکی از دلایل نگرانی بیشتر در مورد تغییرات ژنتیکی بی‌ضرری است که قبلا مشاهده کرده‌ایم. جهش‌ ژنتیکی ممکن است بیوشیمی اسپایک را تغییر بدهد و بر قابلیت انتقال ویروس اثرگذار باشد. پروتئین اسپایک همچنین اساس واکسن‌های فعلی کووید ۱۹ است. اما پروتئین اسپایک چیست و چرا اهمیت زیادی دارد؟

مولکول ویروس کرونای SARS-CoV-2

در دنیای انگل‌ها، بسیاری از پاتوژن‌های قارچی یا باکتریایی می‌توانند بدون آلوده کردن سلول میزبان و به‌تنهایی دوام بیاورند؛ اما ویروس‌ها این توانایی را ندارند. آن‌ها برای تکثیر باید به سلول‌ها وارد شوند و در آنجا از مکانیزم سلولی برای ساخت ذرات ویروس جدید و انتقال به سلول‌ها یا افراد دیگر استفاده کنند. سلول‌های ما در جهت دفع چنین مزاحمت‌هایی تکامل یافته‌اند.

یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های حیات سلولی برای دفاع در برابر مهاجمان، پوشش خارجی آن است که از لایه‌ی چربی تشکیل شده و تمامی آنزیم‌ها، پروتئین‌ها و DNA سلول را نگه‌داری می‌کند. به علت ماهیت بیوشیمیایی چربی‌ها، سطح خارجی سلول دارای بار بسیار منفی و دافع است. ویروس‌ها برای دسترسی به سلول باید از این مانع عبور کنند.

نحوه‌ی وارد شدن و تکثیر SARS-CoV-2 در سلول‌ها

ویروس‌های کرونا مانند حیات سلولی با غشای چربی احاطه شده‌اند که به آن پوشش گفته می‌شود. ویروس‌های پوشش‌دار برای ورود به سلول از پروتئین‌ها (یا به عبارت بهتر، گلیکوپروتئین‌ها، چون با مولکول‌های قند پوشیده شده‌اند) برای ادغام غشای خود با غشای سلول‌ها و تصرف سلول استفاده می‌کنند. پروتئین اسپایک ویروس کرونا یکی از این گلیکوپروتئین‌های ویروسی است. ویروس‌ ابولا یک، ویروس آنفلوانزا دو و ویروس‌ هرپس سیمپلکس پنج نوع گلیکوپروتئین دارد.

اسپایک را می‌توان به واحدهای عملکردی مجزایی تقسیم کرد که دومِین (دامنه) نام دارند و هر یک دارای عملکرد بیوشیمیایی متفاوتی است؛ مانند اتصال به سلول هدف، ترکیب شدن با غشای سلول هدف و کمک به قرار گرفتن اسپایک روی پوشش ویروسی.

پروتئین اسپایک از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که عملکرد متفاوتی دارند. پروتئین اسپایک ویروس SARS-CoV-2 به ذره تقریبا کروی ویروسی چسبیده، درون پوشش ویروس جاسازی شده و به سمت بیرون برجستگی پیدا کرده و برای چسبیدن به سلول‌ها آماده است. تخمین زده می‌شود که هر ویروس حدود ۲۶ تریمر اسپایک داشته باشد. یکی از این واحدهای عملکردی به پروتئینی به نام ACE2 متصل می‌شود که روی سطح سلول‌های ما قرار گرفته است و جذب ذرات ویروسی و در نهایت ادغام غشا را آغاز می‌کند. اسپایک در فرایندهای دیگری مانند اتصال، ثبات ساختاری و فرار از سیستم ایمنی نقش دارد.

پروتئین اسپایک از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که هر کدام عملکرد متفاوتی دارد

با توجه به اهمیت پروتئین اسپایک برای ویروس، بسیاری از واکسن‌ها یا داروهای ضد ویروس، گلیکوپروتئین‌های ویروسی را مورد هدف قرار می‌دهند. در مورد ویروس SARS-CoV-2، واکسن‌هایی که به‌ وسیله‌ی شرکت‌های فایزر/بیوان‌تک و مدرنا ساخته شده است، دستورالعمل‌هایی برای ساخت نسخه‌ای از پروتئین اسپایک به بدن می‌رسانند. تولید اسپایک درون سلول‌های ما فرایند تولید سلول‌های T و آنتی‌بادی محافظ را آغاز می‌کند.

یکی از نگران‌کننده‌ترین خصوصیات پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 نحوه‌ی حرکت یا تغییر آن در طول زمان در جریان تکامل ویروس است. این پروتئین که دستور ساخت آن در ژنوم ویروسی نهفته است، می‌تواند جهش پیدا کند و با تکامل ویروس، خصوصیات بیوشیمیایی آن تغییر کند.

اغلب جهش‌ها سودمند نیستند یا مانع از عملکرد پروتئین اسپایک می‌شوند یا اینکه اثری روی عملکرد آن ندارند. اما برخی از آن‌ها ممکن است موجب تغییراتی شوند که نسخه‌ی جدید ویروس دارای مزیتی انتخابی از نظر قابلیت انتقال یا عفونی بودن بیشتر شود. یکی از روش‌های وقوع چنین رویدادی، جهش در بخشی از پروتئین اسپایک است که مانع از اتصال آنتی‌بادی‌های محافظ به آن شود. روش دیگر این است که جهش موجب شود چسبندگی اسپایک‌ها به سلول‌های ما بیشتر شود. به همین دلیل است که جهش‌های جدیدی که موجب تغییر عملکردهای اسپایک می‌شوند، از اهمیت زیادی برخوردار هستند؛ چرا که ممکن است بر نحوه‌ی کنترل انتشار SARS-CoV-2 اثر داشته باشند.

واریانت‌های جدیدی که در بریتانیا و مناطق دیگر یافت شده‌اند، جهش‌هایی در سراسر اسپایک و در بخش‌هایی از پروتئینی دارند که در وارد شدن ویروس به سلول‌های ما نقش دارد. با انجام آزمایش‌هایی باید مشخص شود که آیا این جهش‌ها به‌طور قابل‌ توجهی اسپایک را تغییر می‌دهند و اگر این‌طور است، چگونه این کار را انجام می‌دهند و اینکه آیا اقدامات کنونی کنترل ویروس همچنان مؤثر است؟