Forskare har avslöjat den första bilden av hur det nya koronaviruset SARS-CoV-2 binder till mänskliga andningsceller för att kapa dem för att producera fler virus.
Forskare under ledning av Qiang Zhou, en forskare vid Westlake University i Hangzhou, Kina, har avslöjat hur det nya viruset binder sig till en receptor på andningsceller som kallas angiotensin-omvandlande enzym 2, eller ACE2.
"De har bilder hela vägen ner på nivån för atomerna som samverkar med det bindande gränssnittet," berättade Thomas Gallagher, en virolog vid Loyola University Chicago som inte var involverad i den nya forskningen men studerar coronavirusstrukturen. Denna informationsnivå är ovanlig i detta skede av ett nytt virusutbrott, sade han.
"Virusutbrottet började först uppstå för ett par månader sedan, och inom den korta tidsperioden har dessa författare kommit med information som jag tror traditionellt tar mycket längre tid," sa Gallagher.
Det är viktigt, sade han, för att förstå hur viruset kommer in i celler kan bidra till forskning om läkemedel eller till och med ett vaccin mot viruset.
Allt om Coronavirus
-Coronavirus i USA: Karta, ärenden räknas och nyheter
-Live-uppdateringar av coronavirus
-Vilka är symtomen?
-Hur dödligt är det nya koronaviruset?
-Hur sprider coronavirus?
-Kan människor sprida coronavirus efter att de har återhämtat sig?
En viral entré
För att infektera en mänsklig värd måste virus kunna få inträde i enskilda mänskliga celler. De använder dessa cellers maskiner för att producera kopior av sig själva, som sedan spills ut och sprids till nya celler.
Den 19 februari i tidskriften Science beskrev ett forskarteam ledat av forskare vid University of Texas i Austin den lilla molekylärnyckeln på SARS-CoV-2 som ger viruset inträde i cellen. Denna nyckel kallas ett piggprotein eller S-protein. Förra veckan beskrev Zhou och hans team resten av pusslet: strukturen för ACE2-receptorproteinet (som är på ytorna på andningsceller) och hur det och spikproteinet interagerar. Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Science den 4 mars.
"Om vi tänker på människokroppen som ett hus och 2019-nCoV som en rånare, skulle ACE2 vara dörrhandtaget på husets dörr. När S-proteinet tar tag i det, kan viruset komma in i huset," Liang Tao, en forskare vid Westlake University som inte var inblandad i den nya studien, sade i ett uttalande.
Zhou och hans team använde ett verktyg som kallas kryoelektronmikroskopi, som använder djupfrysta prover och elektronstrålar för att avbilda de minsta strukturerna i biologiska molekyler. Forskarna fann att den molekylära bindningen mellan SARS-CoV-2: s spikprotein och ACE2 ser ganska lika ut som bindningsmönstret för koronaviruset som orsakade utbrottet av SARS 2003. Det finns dock vissa skillnader i de exakta aminosyrorna som används för att binder SARS-CoV-2 till den ACE2-receptorn jämfört med viruset som orsakar SARS (svårt akut andningsyndrom), sade forskarna.
"Även om vissa kanske betraktar skillnaderna subtila," sade Gallagher, "kan de vara meningsfulla med avseende på styrkan som var och en av dessa virus håller sig fast vid."
Denna "klibbighet" kan påverka hur lätt ett virus överförs från en person till en annan. Om en viss viruspartikel är mer benägna att komma in i en cell när den kommer in i människokroppen, är överföring av sjukdom mer troligt.
Det finns andra koronavirus som cirkulerar regelbundet, vilket orsakar övre luftvägsinfektioner som de flesta tycker om som förkylning. Dessa koronavirus interagerar inte med ACE2-receptorn, sade Gallagher, utan snarare kommer de in i kroppen med andra receptorer på mänskliga celler.
Konsekvenser av Coronavirusstruktur
Strukturen för SARS-CoV-2: s "nyckel" och kroppens "lås" kan teoretiskt ge ett mål för antivirala läkemedel som skulle hindra det nya koronaviruset från att komma in i nya celler. De flesta antivirala läkemedel som redan finns på marknaden fokuserar på att stoppa viral replikering i cellen, så ett läkemedel som riktar sig mot viral inträde skulle vara nytt territorium, sade Gallagher.
"Det finns inget effektivt kliniskt läkemedel som kommer att blockera den interaktion som jag känner till" som redan används, sade han.
Det virala piggproteinet är också ett lovande mål för vacciner, eftersom det är den del av viruset som interagerar med dess miljö och så lätt kan kännas igenom immunsystemet, sade Gallagher.
Trots det kommer utvecklingen av antingen läkemedel eller vaccin att vara en utmanande uppgift. Behandlingar och vacciner måste inte bara visa sig vara effektiva mot viruset utan måste också vara säkra för människor, sade Gallagher. U.S. Centers for Disease Control and Prevention tjänstemän har sagt att det tidigaste ett vaccin mot coronavirus kan finnas tillgängligt är om ett till ett och ett halvt år.
