Menggabungkan biologi struktural dan komputasi, tim peneliti yang dipimpin Duke telah mengidentifikasi bagaimana beberapa mutasi pada protein lonjakan SARS-CoV-2 secara independen menciptakan varian yang lebih menular dan berpotensi resisten terhadap antibodi.
Dengan memperoleh mutasi pada protein lonjakan, salah satu varian tersebut memperoleh kemampuan untuk melompat dari manusia ke cerpelai dan kembali ke manusia. Varian lain – termasuk Alpha, yang pertama kali muncul di Inggris, Beta, yang muncul di Afrika Selatan, dan Gamma, yang pertama kali diidentifikasi di Brasil – secara independen mengembangkan mutasi lonjakan yang meningkatkan kemampuan mereka untuk menyebar dengan cepat pada populasi manusia dan melawan beberapa antibodi. .
Para peneliti mempublikasikan temuan mereka di Science .
“Lonjakan pada permukaan virus membantu SARS-CoV-2 masuk ke sel inang,” kata penulis senior Priyamvada Acharya, Ph.D., direktur Divisi Biologi Struktural di Duke Human Vaccine Institute.
“Perubahan pada protein lonjakan menentukan penularan virus — seberapa jauh dan cepat penyebarannya,” kata Acharya. “Beberapa variasi lonjakan SARS-CoV-2 terjadi pada waktu yang berbeda dan tempat yang berbeda di seluruh dunia, tetapi memiliki hasil yang serupa, dan penting untuk memahami mekanisme mutasi lonjakan ini saat kami bekerja untuk memerangi pandemi ini.”
Acharya dan rekan – termasuk penulis pertama Sophie Gobeil, Ph.D., dan penulis koresponden Rory Henderson, Ph.D., – mengembangkan model struktural untuk mengidentifikasi perubahan protein lonjakan virus. Mikroskop cryo-elektron memungkinkan visualisasi tingkat atom, sementara uji pengikatan memungkinkan tim untuk membuat tiruan virus hidup yang secara langsung berkorelasi dengan fungsinya dalam sel inang. Dari sana, tim menggunakan analisis komputasi untuk membangun model yang menunjukkan mekanisme struktural di tempat kerja.
“Dengan membangun kerangka paku, kita bisa melihat bagaimana paku itu bergerak, dan bagaimana gerakan ini berubah dengan mutasi,” kata Henderson. “Paku varian yang berbeda tidak bergerak dengan cara yang sama, tetapi mereka menyelesaikan tugas yang sama.” Paku varian yang berbeda tidak bergerak dengan cara yang sama, tetapi mereka menyelesaikan tugas yang sama. Varian yang pertama kali muncul di Afrika Selatan dan Brasil menggunakan satu mekanisme, sedangkan varian Inggris dan cerpelai menggunakan mekanisme lain.”
Semua varian menunjukkan peningkatan kemampuan untuk mengikat inang, terutama melalui reseptor ACE2. Perubahan tersebut juga menciptakan virus yang kurang rentan terhadap antibodi, meningkatkan kekhawatiran bahwa akumulasi mutasi lonjakan yang berkelanjutan dapat mengurangi efisiensi vaksin saat ini.
Gobeil mengatakan penelitian itu menjelaskan kompleksitas virus: “Sungguh menakjubkan betapa banyak cara berbeda yang dilakukan virus untuk menjadi lebih menular dan invasif,” katanya. “Alam itu pintar.”
Selain Gobeil, Acharya dan Henderson, penulis studi termasuk Katarzyna Janowska, Shana McDowell, Katayoun Mansouri, Robert Parks, Victoria Stalls, Megan F. Kopp, Kartik Manne, Dapeng Li, Kevin Wiehe, Kevin O. Saunders, Robert J. Edwards , Bette Korber dan Barton F. Haynes.
