عندما يظهر مرض جديد في العالم، يتسابق العلماء في جميع أصقاع الأرض إلى بذل الجهود المكثفة في محاولة اكتشاف ما يمكنهم فعله بشأنه، على أمل توفير طرق جديدة للمساعدة. وقام باحثون في جامعة مينيسوتا (UM) بذلك، من خلال دراسة بنية بروتين "spike"، على سطح SARS-CoV-2، على أمل المساهمة في الأساس بتصميم جديد للعقاقير. وبشكل عام، من خلال التعرف على السمات الهيكلية للبروتينات الفيروسية الأكثر أهمية في إقامة اتصال مع الخلايا البشرية، يمكن تصميم العقاقير التي تبحث عنها وتمنع نشاطها، مثل عملية تشويش الرادار، وفقا للباحث الطبي فانغ لي.

واستخدم الفريق علم البلورات بالأشعة السينية لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لما يبدو عليه بروتين spike، وكيف يرتبط بالخلايا البشرية. وعلى الرغم من أن هذا لا يشبه صور فيروس كورونا، التي اعتدنا على رؤيتها، إلا أنه نموذج مفيد بشكل لا يصدق لعلماء الأحياء، حيث يسمح لهم بتصور كيف تؤدي الطفرات الصغيرة في البروتين إلى طيات وحواف مختلفة، والتي تغير بعد ذلك الطريقة التي يلتصق بها جسيم الفيروس بالمستقبلات في خلايانا.

ووجد الفريق أن سلالة SARS-CoV-2 من فيروس كورونا، لها بعض الطفرات التي تشكل "سلسلة" مدمجة بشكل خاص في بروتين spike. وهذه السلسلة أكثر إحكاما من تلك الموجودة في فيروس "السارس"، وقد يكون هذا أحد الأسباب التي تجعل السلالة الجديدة خادعة جدا في إصابة البشر، لتسبب COVID-19. وفي حديثه مع The Guardian، قال لي: "تظهر البنية ثلاثية الأبعاد أنه مقارنة بالفيروس الذي تسبب في تفشي السارس في 2002-2003، طور فيروس كورونا الجديد استراتيجيات جديدة للارتباط بمستقبله البشري، ما أدى إلى إحكام الربط بقوة أكبر. ويمكن أن يساعد الارتباط الدقيق بمستقبلات الإنسان، الفيروس على إصابة الخلايا البشرية وانتشاره واسع النطاق". وحلل الفريق أيضا سلالات مماثلة من فيروس كورونا في الخفافيش والبنغولين، ووجدوا أن سلالة الخفافيش يجب أن تمر عبر عدد من الطفرات للوصول إلى شكل spike يناسب مستقبل الإنسان بشكل جيد. ومع ذلك، فإن سلالة معينة من فيروس البنغولين لديها مستقبل أفضل للإنسان، ما يعطي مزيدا من النفوذ للفرضية القائلة بأن البنغولين هو مضيف وسيط للفيروس. ويأمل الفريق أن تساعد النمذجة الجديدة الباحثين الآخرين على تطوير عقاقير أو لقاحات للفيروس. وعلى الرغم من أن النموذج واعد، إلا أن الدراسة استخدمت فقط أجزاء صغيرة من تصاعد الفيروس - مجال ارتباطه - وبالتالي من المحتمل وجود مزيد من المعلومات لاكتشافه. ونُشرت الدراسة في مجلة Nature.