Сотрудники Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН совместно с коллегами из НИИ системной биологии и медицины Роспотребнадзора провели масштабное исследование, посвящённое механизму взаимодействия S-белка коронавируса с системой иммунного ответа человека. Авторы сопоставили фрагменты белков (пептиды) пяти штаммов коронавируса с молекулами MHC I на поверхности инфицированных клеток человека.
Оказалось, что определённые молекулы MHC I в человеческой популяции наиболее эффективно связывают три пептида Омикрона. Полученные данные могут быть полезны для создания вакцин, содержащих эти пептиды, с целью усиления иммунного ответа. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале iScience.
Схема анализа взаимодействия фрагментов вирусных белков с молекулами MHC I класса
Когда вирусные частицы заражают клетку человека, в ней запускаются защитные процессы. Внутри протеасом — внутриклеточных комплексов, отвечающих за расщепление белков, — белки вируса дробятся на небольшие фрагменты. Затем эти фрагменты транспортируются к молекулам MHC I, которые выставляют их на поверхность клетки. Там их распознают Т-лимфоциты, запускающие иммунный ответ. Этот процесс позволяет организму находить заражённые клетки и уничтожать их, препятствуя распространению инфекции. Изучение вирусных белков и взаимодействия их фрагментов с MHC I открывает новые возможности для повышения эффективности вакцин.
Учёные из ИБХ РАН и НИИ СБМ Роспотребнадзора исследовали рецептор-связывающие домены S-белка пяти штаммов коронавируса: Ухань-Ху-1 (исходный вариант вируса), Альфа, Дельта, Гамма и Омикрон. При попадании вируса в организм именно S белок первым взаимодействует с клетками человека, к нему же вырабатываются и антитела при введении большинства вакцин.
Коллектив лаборатории белков гормональной регуляции ИБХ РАН
Исследователи выделили протеасомы из культур человеческих клеток и проанализировали, какие фрагменты образуются при расщеплении S-белка. Оказалось, что S-белок штамма Омикрон расщепляется иначе, чем белки других штаммов. Это влияет на связывание вирусных белковых фрагментов (пептидов) молекулами MHC I и, следовательно, на иммунный ответ.
В результате работы исследователи выявили 821 уникальный вирусный пептид и сопоставили их с базой данных из 18 771 варианта MHC I, распространённых среди человеческой популяции. Анализ показал, что три пептида Омикрона способны наиболее эффективно связываться с молекулами MHC I.
Это открытие объясняет, почему некоторые люди оказываются более устойчивыми к заражению штаммом Омикрон или переносят болезнь в более лёгкой форме. Более того, два из трёх ключевых пептидов Омикрона сохраняются и в современных вариантах SARS-CoV-2, что подтверждает их значимость для иммунного ответа. Полученные данные могут сыграть ключевую роль в разработке новых вакцин. Создание вакцинных препаратов, содержащих выявленные ключевые пептиды, способно повысить эффективность иммунного ответа и обеспечить лучшую защиту от новых вариантов коронавируса.
«Наше исследование не только помогает лучше понять механизмы взаимодействия SARS-CoV-2 с иммунной системой человека, но и даёт конкретные ориентиры для создания вакцин нового поколения. В дальнейшем мы продолжим исследовать социально значимые вирусные инфекции, включая другие респираторные вирусы, чтобы выявить универсальные компоненты иммунного ответа и разработать стратегии их профилактики», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Кудряева, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИБХ РАН.
Источник: пресс-служба РНФ.