הופעתה של גרסה חדשה של נגיף הקורונה עוררה עניין מחודש בחלק של הנגיף המכונה חלבון הספייק. מומחה לוירולוגיה מסביר מהו חלבון הספייק (הקוצים) ומה ההשפעה לשינויים בו על החיסונים
מאת: קונור במפורד, עמית מחקר, וירולוגיה, אוניברסיטת המלכה בבלפסט
הערה: הכתבה התפרסמה באתר THE CONVERSATIONS לפני שהתגלה הואריאנט הדרום אפריקני, אבל ככל הידוע, הנאמר רלוונטי גם לגביו.
הופעתה של גרסה חדשה של נגיף הקורונה עוררה עניין מחודש בחלק של הנגיף המכונה חלבון הספייק.
הגרסה החדשה נושאת מספר שינויים מוזרים בחלבון הספייק בהשוואה לגרסאות אחרות – קרובות משפחתה וזו אחת הסיבות לכך שהיא מדאיגה יותר משינויים אחרים ולא מזיקים בווירוס שראינו בעבר. המוטציות החדשות עשויות לשנות את הביוכימיה של הספייק ולהשפיע על האופן שבו הנגיף מדביק.
חלבון הספייק הוא גם הבסיס לחיסונים הנוכחיים של COVID-19, המבקשים ליצור תגובה חיסונית נגדו. אבל מה בדיוק חלבון ספייק (או חלבון הקוצים) ולמה הוא כל כך חשוב?
תרשים המציג את המבנה של מולקולת נגיף הקורונה SARS-CoV-2 במלואו ובחלקן
פולשים לתאים
בעולם הטפילים, פתוגנים חיידקיים או פטרייתיים רבים יכולים לשרוד בעצמם ללא תא מארח ולהדביק. אבל וירוסים אינם יכולים. במקום זאת, הם צריכים להיכנס לתוך תאים כדי לשכפל את עצמם, שם הם משתמשים במכונות הביוכימיות של התא עצמו כדי לבנות חלקיקי וירוס חדשים ולהפיץ אותם לתאים אחרים או אנשים אחרים.
התאים שלנו התפתחו כדי להדוף פריצות כאלה. אחת ההגנות העיקריות שיש להם נגד פולשים היא הציפוי החיצוני שלהם או המעטפת. המעטפת המורכב משכבה שומנית שמגינה על האנזימים, החלבונים והדנ”א שבתוך תא. בשל האופי הביוכימי של שומנים, פני השטח בחוץ טעונים במטען שלילי מאוד ודוחה. וירוסים חייבים לחצות מחסום זה כדי לחדור גישה לתא.
כמו התא החי, נגיף הקורונה עצמו מוקף בממברנה שומנית הידועה בשם מעטפת. על מנת לקבל כניסה לחלק הפנימי של התא, וירוסים עטופים משתמשים בחלבונים (או גליקופרוטאינים מכיוון שהם מכוסים לעתים קרובות מולקולות סוכר חלקלק) כדי למזג את הקרום שלהם עם זה של התאים ולהשתלט על התא.
חלבון הספייק של נגיפי הקורונה הוא גלוקפרוטאין נגיפי כזה. גם לנגיף האבולה יש מעטפת רזו. לנגיף השפעת יש שתיים ואילו לנגיפי ההרפס יש חמש.
הארכיטקטורה של הקוצים
חלבון הקוצים מורכב משרשרת ליניארית של 1,273 חומצות אמינו, המקופלות בצורה מסודרת לתוך מבנה, אשר בו משובצות עד 23 מולקולות סוכר. חלבוני ספייק אוהבים להישאר יחד ושלוש מולקולות ספייק נפרדות נקשרות זו לזו כדי ליצור יחידה פונקציונלית.
ניתן לחלק את הספייק ליחידות פונקציונליות נפרדות המכונות תחומים, הממלאות פונקציות ביוכימיות שונות של החלבון, כגון הצמדות לתא היעד, התחככות עם הממברנה, ואלו שמאפשרים לקוצים “לשבת” על המעטפה הנגיפית.
חלבון הקוצים של SARS-CoV-2 מקיף על חלקיק נגיפי כדורי בערך המוטבע בתוך המעטפת ובולט החוצה מוכן להיאחז בתאים תמימים. ההערכה היא שיש בערך 26 קוצי ספייק לכל נגיף.
אחת מהיחידות הפונקציונליות הללו נקשרת לחלבון על פני השטח של התאים שלנו הנקרא ACE2, מה שמפעיל את ספיגת חלקיק הווירוס ובסופו של דבר גורם להיתוך הקרומים. העלייה חדה בפעילות הספייק מעורבת גם בתהליכים אחרים כמו הרכבה, יציבות מבנית והתחמקות ממערכת החיסון.
חיסון מול השינויים בחלבון הספייק
בהתחשב בכך שהספייק הוא חלבון חיוני לתפקוד הנגיף, חיסונים אנטי ויראליים רבים ותרופות רבות ממוקדים בגליקופרוטאינים ויראליים.
עבור SARS-CoV-2, החיסונים המיוצרים על ידי פייזר וביונטק, וכן על ידי מודרנה, נותנים הוראות למערכת החיסונית שלנו כדי לייצר את גרסה שלנו של חלבון ספייק זמן קצר לאחר החיסון. לאחר ייצור חלבון הספייק בתוך התאים שלנו מתחילה מערכת החיסון לעבוד, מתחילה בייצור נוגדנים ותאי T/
תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים מראה ארבעה חלקיקי וירוס SARS-CoV-2.
אחת התכונות המדאיגות ביותר של חלבון הספייק של SARS-CoV-2 היא כיצד הוא משתנה לאורך זמן במהלך האבולוציה של הנגיף. החלבון המקודד בתוך הגנום הנגיפי, יכול להשתנות וובעקבות זאת גם לשנות את תכונותיו הביוכימיות.
רוב המוטציות לא יהיו מועילות עבור הנגיף ולא ימנעו מחלבון הספייק לתפקד אבל כמה מהם עלולים לגרום לשינויים וליצור את הגרסה החדשה של הנגיף שיהיה לה יתרון ברירתי על ידי הפיכתה למידבקת יותר.
דרך אחת שבה הדבר יכול להתרחש היא באמצעות מוטציה בחלק של חלבון ספייק שמונע מנוגדני מערכת החיסון לפעול נגדו. דרך נוספת תהיה להפוך את הקוצים “דביקים” יותר עבור התאים שלנו.
זו הסיבה שמוטציות חדשות שמשנות את האופן שבו מתפקד הספייק מדאיגות במיוחד – הן עשויות להשפיע על האופן שבו אנו שולטים בהתפשטות SARS-CoV-2. הגרסאות החדשות שנמצאו בבריטניה ובמקומות אחרים מכילות מוטציות על פני הספייק ובחלקים של החלבון המעורבים בכניסה לתאים.
כעת יש צורך לעשות ניסויים כדי לברר האם – ואיך משנות מוטציות אלה באופן משמעותי את העלייה בתחלואה, והאם אמצעי הבקרה הנוכחיים שלנו (החיסונים) נשארים יעילים.
2 תגובות
כעת יש צורך לעשות ניסויים כדי לברר האם – ואיך משנות מוטציות אלה באופן משמעותי את העלייה בתחלואה, והאם אמצעי הבקרה הנוכחיים שלנו (החיסונים) נשארים יעילים.
סוף סוף אמרת את זה.
אטומים או אותיות עבריות ? כי השני מאפשר לחקור גם לאתון זקנה