Onderzoek legt een nieuwe kwetsbaarheid voor SARS-CoV-2 bloot

Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuwe kwetsbaarheid ontdekt in het nieuwe beruchte spike-eiwit van het coronavirus – en daarmee een relatief eenvoudig, potentieel behandelpad belicht.

Het spike-eiwit bevat de bindingsplaats van het virus, dat zich hecht aan gastheercellen en waardoor het virus het lichaam kan binnendringen en infecteren. Met behulp van simulaties op nanometerniveau ontdekten de onderzoekers een positief geladen site (bekend als de polybasische splitsingssite) op 10 nanometer van de feitelijke bindingsplaats op het spike-eiwit. De positief geladen site maakt een sterke binding mogelijk tussen het viruseiwit en de negatief geladen receptoren van menselijke cellen.

Gebruikmakend van deze ontdekking, ontwierpen de onderzoekers een negatief geladen molecuul om te binden aan de positief geladen splitsingsplaats. Door deze site te blokkeren, wordt voorkomen dat het virus zich aan de gastheercel hecht.

“Ons werk geeft aan dat het blokkeren van deze splitsingsplaats kan werken als een levensvatbare profylactische behandeling die het vermogen van het virus om mensen te infecteren vermindert”, zei Monica Olvera de la Cruz van Northwestern, die het werk leidde. “Onze resultaten verklaren experimentele studies die aantonen dat mutaties van het SARS-CoV-2 spike-eiwit de overdraagbaarheid van het virus beïnvloedden.”

Het onderzoek is vorige week online gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano.

Olvera de la Cruz is de Lawyer Taylor Professor of Materials Science and Engineering aan de McCormick School of Engineering in Northwestern. Baofu Qiao, een onderzoeksassistent-professor in de onderzoeksgroep van Olvera de la Cruz, is de eerste auteur van het artikel.

De polybasische splitsingsplaatsen van SARS-CoV-2, die uit aminozuren bestaan, zijn ongrijpbaar gebleven sinds de uitbraak van COVID-19 begon. Maar eerder onderzoek geeft aan dat deze mysterieuze sites essentieel zijn voor virulentie en overdracht. Olvera de la Cruz en Qiao ontdekten dat de polybasische splitsingsplaats zich 10 nanometer van de receptoren van menselijke cellen bevindt – een bevinding die onverwacht inzicht opleverde.

“We hadden niet verwacht elektrostatische interacties te zien bij 10 nanometer,” zei Qiao. “Onder fysiologische omstandigheden vinden alle elektrostatische interacties niet langer plaats op afstanden langer dan 1 nanometer.”

“De functie van de polybasische splitsingsplaats is ongrijpbaar gebleven”, zei Olvera de la Cruz. “Het lijkt echter te worden gesplitst door een enzym (furine) dat overvloedig aanwezig is in de longen, wat suggereert dat de splitsingsplaats cruciaal is voor het binnendringen van virussen in menselijke cellen.”

Met deze nieuwe informatie zijn Olvera de la Cruz en Qiao van plan om samen met Noordwest-chemici en farmacologen een nieuw medicijn te ontwerpen dat kan binden aan het spike-eiwit.