Автор нового исследования выдвинул гипотезу о том, как SARS-CoV-2 распространяется через сеть белок-белковых взаимодействий субдиффузионным способом и поэтому поражает только определенные органы.
Коронавирус SARS-CoV-2 / © UKeMED
О том, что в тяжелых случаях коронавирусное заболевание Covid-19 может распространяться не только на легкие, но и на другие органы, в числе которых — сердце, печень, почки и мозг, нам уже известно. Но почему инфекция, судя по всему, не затрагивает остальные части организма? Объяснение этому попытался найти Эрнесто Эстрада из Университета Сарагосы (Испания), исследование которого опубликовано в журнале Chaos.
Чтобы проникнуть в клетки человека, SARS-CoV-2 нацеливается на свою мишень — ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2) — и связывается с ним при помощи спайкового белка. «Попав в циркуляцию, вирус может распространиться практически на все органы человеческого тела, поскольку рецептор ACE2 присутствует в эндотелии и гладкомышечных клетках почти всех органов, — объясняет Эстрада. — Однако вирус поражает органы избирательно, отнюдь не все».
Ученый предположил, что для распространения инфекции по организму должен быть другой путь: чтобы выяснить, так ли это, он изучил смещение белков, преобладающих в клетках легких, и то, как они взаимодействуют с белками в других органах. «Чтобы два белка нашли друг друга и образовали комплекс взаимодействия, они должны перемещаться внутри клетки субдиффузионным способом», — отметил автор работы. По словам Эстрады, субдиффузионное движение можно сравнить с тем, как пьяный человек идет по людной улице: толпа создает препятствия на пути и задерживает его.
По аналогии с этим белки в клетке сталкиваются с многочисленными препятствиями, которые они должны преодолеть для успешного взаимодействия. Затрудняет процесс то, что некоторые белки находятся в одной и той же клетке или органе, а другие — нет. Поэтому какие-то части организма остаются незатронутыми.
С учетом этого автор исследования разработал математическую модель, которая помогла ему вычислить группу из нескольких десятков белков в легких, действующих как основные активаторы и влияющих на другие органы человеческого организма. “Субдиффузионный процесс начинается с белка, который напрямую нарушается S-белком SARS-CoV-2. Это вызывает ударную волну. Затем в этих вновь нарушенных белках начинается второй субдиффузионный процесс, который нарушает работу их ближайших соседей. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет нарушена вся сеть”, — добавляет Эстрада.
Таким образом, цепочка взаимодействий, начинающаяся с легких, вызывает изменения в белках клеток других органов, что в итоге влияет на их состояние. «Нацеливание на некоторые из этих белков в легких с помощью существующих лекарств предотвратит нарушения в белках, экспрессируемых в других органах, избегая полиорганной недостаточности, которая во многих случаях приводит к смерти пациента», — заметил испанский ученый.
Тем не менее вопрос о том, как именно пораженные белки перемещаются между частями организма, остается открытым. Именно ему Эстрада планирует посвятить свои будущие исследования.
