הסתגלות מולקולרית: כיצד רתם נגיף ה-H5N1 קולטנים ייחודיים כדי להתפשט בבקר
רקע
חומצה סיאלית היא שם כולל למשפחה של מולקולות סוכר המורכבות משלד של תשעה אטומי פחמן. בטבע, הן נמצאות בקצוות של שרשראות סוכר מורכבות (גליקנים) המחוברות לחלבונים או לשומנים על פני השטח של התא. הן למעשה הכתובת החיצונית של התא; מכיוון שהן ממוקמות בקצה החיצוני ביותר, הן המולקולות הראשונות שפוגשות נגיפים, חיידקים או תאים אחרים. רוב נגיפי השפעת מסוג A משתמשים בחומצה סיאלית כקולטן- נקודת עגינה עיקרית כדי לחדור לתא המארח. הרכב החומצות הסיאליות משתנה בין בעלי חיים שונים, מה שקובע אילו נגיפים יוכלו להדביק אותם.
אנו מכירים שתי צורות,
α2-3-linked sialic acid ו- α2-6-linked sialic acid.
ההבדל ביניהן הוא בקשר הכימי שבו היא מתחברת לסוכר הבא בתור בשרשרת.
בנוסף, מוכרים שני סוגים של קולטני חומצה סיאלית: קולטני NeuAc ו- NeuGc. ההבדל ביניהם נובע משינוי כימי קטן במבנה הסוכר (החומצה הסיאלית).
המחקר
מחקר חדש חושף את המנגנון המולקולרי שאיפשר לנגיף שפעת העופות (H5N1) לעבור הסתגלות מהירה בפרות חלב בארה"ב. הממצאים מראים כי מוטציות ספציפיות איפשרו לנגיף להשתמש בסוכרים ייחודיים המצויים בשפע ברקמות הבקר.
התפרצות נגיף שפעת העופות מזן H5N1 גנוטיפ B3.13 בקרב עדרי בקר בארצות הברית, שהחלה בראשית שנת 2024, העלתה חששות כבדים בקרב הקהילה המדעית העולמית. מחקר חדש המתפרסם בכתב העת bioRxiv, חושף את המנגנון המולקולרי שאיפשר לנגיף שפעת העופות (H5N1) לעבור הסתגלות מהירה בפרות חלב בארה"ב. הממצאים מראים כי מוטציות ספציפיות איפשרו לנגיף להשתמש בסוכרים ייחודיים המצויים בשפע ברקמות הבקר, "לפצח" את המחסום הבין-מיני ולהדביק ביעילות יונקים אלו.
המפתח להסתגלות: סוכרים שאינם קיימים בבני אדם
רוב נגיפי השפעת משתמשים במולקולות סוכר מסוג חומצה סיאלית כנקודת עגינה לקולטנים על פני התאים. בעוד שבני אדם ועופות מבטאים סוג אחד של חומצה סיאלית (NeuAc) , ליונקים רבים ובהם בקר יש סוג נוסף הנקרא NeuGc. באופן מסורתי, נגיפי שפעת עופות אינם מסוגלים להיקשר ביעילות לקולטני NeuGc מה שהיווה בעבר חסם ביולוגי משמעותי. החוקרים גילו כי רקמות הבקר, ובמיוחד בלוטות החלב, עשירות מאוד בקולטני NeuGc.
המוטציות ששינו את כללי המשחק
ההסתגלות בבקר: כדי לשגשג בפרות, הנגיף עבר מוטציות בחלבון ההמאגלוטינין (HA) של הנגיף D104G ו- V147M שאיפשרו לו "להרחיב" את היכולת שלו ולהיקשר גם לקולטני ה-NeuGc הנפוצים בבקר. מוטציות אלה הופיעו במהירות והפכו לקבועות בקרב הנגיפים המופצים בעדרי הבקר. הופעת המוטציות איפשרה לנגיף "להרחיב" את טווח הפעולה שלו ולהיקשר ביעילות גבוהה לשני סוגי הקולטנים NeuAc ו-NeuGc. הסתגלות זו העלתה משמעותית את יכולת הרפליקציה של הנגיף ברקמות עטין של בקר.
לסיכום: הקישור (α2-3/6-linked sialic acid) הוא ה"זווית" שבה הסוכר מחובר, והסוג (NeuAc/Gc) הוא "זהות" הסוכר עצמו. כדי שנגיף ה-H5N1 יתרבה ברקמות בקר, הוא היה צריך ללמוד לזהות את השילוב הספציפי של NeuGc בקישור α2-3-linked sialic acid.
 |
 |
