أول صور بالتفصيل الذري لمنطقة اندماج «كورونا» بالخلية البشرية

تساعد على استكشاف التقنيات المحتملة لمنع العدوى

المحاكاة تظهر كيف يتمكن بروتين (سبايك) باللون الأخضر من اقتحام الخلايا البشرية المضيفة (الفريق البحثي)

تُظهر محاكاة حاسوبية جديدة من مختبر لوس ألاموس الوطني بأميركا، سيتم عرضها في مؤتمر اجتماع الجمعية الفيزيائية الأميركية، أول صور بالتفصيل الذري، كيف يتمكن فيروس كورونا المستجد المسبب لـ«كوفيد – 19» من استخدام البروتين الشائك الخاص به (بروتين سبايك) للاندماج مع الخلايا البشرية وإصابتها.
وتقول كاريسا سانبونماتسو، عالمة الأحياء في مختبر لوس ألاموس الوطني، والباحثة المشاركة بالدراسة في تقرير نشره أول من أمس (الثلاثاء) الموقع الإلكتروني للمختبر «تطوير توأم رقمي من الهياكل بالغة الصغر، سيساعد على الفهم الأفضل لدخول الفيروس، المسبب لمرض (كوفيد - 19) ورؤية هيكل البروتين الشائك، ودور هذا الهيكل في آلية العدوى؛ وهو ما سيسمح للباحثين باستكشاف التقنيات المحتملة لمنع العدوى، ودراسة تأثير المتغيرات، والمساعدة في تحسين اللقاح، وتصميم الأدوية للعلاج».
وتتطلب عدوى «كوفيد - 19» دخول الفيروس إلى الخلايا البشرية المضيفة، ويلعب البروتين الشائك دوراً رئيسياً في هذه العملية، ولدى العديد من المتغيرات من الفيروس التاجي، بما في ذلك «دلتا» و«أوميكرون»، طفرات متعددة في هذا البروتين.
ويُطلق على إحدى خطوات دخول الفيروس اسم اندماج الخلايا الفيروسية، حيث يندمج الفيروس بالفعل مع الخلية البشرية المضيفة، وهذا غير مفهوم جيداً، لا سيما منطقة البروتين الشائك للفيروس والتي تسمى «منطقة ببتيد الانصهار».
ويُعتقد أن منطقة الاندماج ديناميكية للغاية ويصعب تصويرها بدقة عالية باستخدام التقنيات التقليدية، مثل الفحص المجهري الإلكتروني بالتبريد، وتصوير البلورات بالأشعة السينية.
ويقول تشانغ شونغ تونغ، الباحث المشارك بالدراسة «نظراً لأن منطقة الاندماج للبروتين الشائك تتوسط اندماج الخلايا الفيروسية وتساعد في دخول الفيروس إلى الخلية، فهذه الدراسة توفر بيانات ميكانيكية أساسية قد تكون مفيدة لفهم المتغيرات وتحسين اللقاحات والعلاجات».
وباستخدام منصة الحوسبة «تشيكوما»، أحد الحواسيب الفائقة في مختبر لوس ألاموس، ابتكرت الباحثة سانبونماتسو، نماذج هيكلية ثلاثية الأبعاد لهذه المنطقة، وأجرت عمليات محاكاة جزيئية؛ مما أدى إلى إنشاء مجموعة من الهياكل ثلاثية الأبعاد متوافقة بدرجة كبيرة مع بيانات الفحص المجهري للإلكترون بالتبريد؛ مما يوفر بعضاً من أول صور ثلاثية الأبعاد لمنطقة الاندماج بالتفصيل الذري.
ويقول تونغ «يخضع بروتين (سبايك) للعديد من التقلبات والانعطافات أثناء دخول الفيروس؛ مما يجعل من الصعب تخيله، وبناءً على البيانات الواردة من فيروسات أخرى، استخدمنا النمذجة ثلاثية الأبعاد لالتقاط مناطق لم يرها الأشخاص من قبل».