Мутации SARS-CoV-2 определяют тяжесть заболевания COVID-19

Пандемия COVID-19 характеризуется непредсказуемыми клиническими проявлениями болезни. При этом большинство случаев заражения SARS-CoV-2 протекают бессимптомно или в легкой форме. Однако в определенной подгруппе пациентов инфекция приводит к смерти более четверти пораженных. Недавнее исследование, проведенное венгерскими учеными из Университета Земмельвайса и Католического университета Петера Пазманя в Будапеште, показывает взаимосвязь конкретных мутаций вируса с исходом болезни.

Геном данного коронавируса довольно большой и содержит 25 генов. Филогенетический анализ выявил три варианта, A, B и C, по-разному распределенные в Азии, Европе и на американских континентах. Гены, кодируемые в этом геноме, включают в себя белок оболочки, РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp), спайковый гликопротеин и мембранный гликопротеин.

Мутации в любом из структурных и функциональных генов могут повлиять на характеристики вируса, в том числе на его вирулентность. Например, некоторые мутации приводят к изменению фермента RdRp, а другие увеличивают передачу вируса от человека к человеку. Последний тип мутаций может повысить выживаемость штамма, позволяя ему стать доминирующим.

Мутации и исходы для пациентов

Текущее исследование ученых было сосредоточено на выявлении тех вирусных мутаций, которые были связаны с различными результатами для пациента. Например, если мутация снизила вирулентность вируса, полученная легкая инфекция может позволить вирусу широко распространиться. В то же время те мутации, которые приводят к смерти, могут потребовать повышенного внимания к сдерживанию вирусов.

Чтобы добиться этого, исследователи связали мутации со всеми исходами в большой когорте пациентов. Большинство образцов прибыло из Азии, тогда как ~ 27% были из Европы, ~ 9% из Центральной Америки, ~ 6-7% из Южной Америки и ~ 5% из Африки. Распределение по степени тяжести было следующим: 625 с легкой, ~ 2300 со средней и ~ 220 с тяжелой.

Исследователи обнаружили, что из 17 мутаций, которые считались значительными, наибольшее их количество (5) было в фосфопротеине нуклеокапсида. Несколько мутаций в этом белке были связаны с тяжелым исходом заболевания. Одна из них увеличила серьезность исхода с 76% вероятности легкого до менее 1%. Большинство мутаций были выявлены в небольшой области трансформаций фосфопротеина, богатой серином.

Было установлено, что структурные белки подвержены мутациям больше, чем неструктурные. Дестабилизация, связанная с некоторыми неструктурными мутациями белков, могла привести к расхождению SARS-CoV-2 с линией SARS-CoV.

Открытие роли фосфорилирования в N-белке может быть полезным при разработке противовирусных лекарств, воздействующих на этот участок.

Еще одно важное открытие заключается в том, что ученые могут идентифицировать более важные мутации в геноме SARS-CoV-2, которые могут в будущем сдвинуть вирус в сторону большей или меньшей вирулентности. Поскольку новые мутации SARS-CoV-2 в вирусе продолжают появляться, их функциональное влияние постоянно изучается.