Naujas straipsnis žurnale „Genome Biology and Evolution“ nurodo, kad nors COVID-19 virusas nuo 2019 m. sparčiai vystėsi, tai vyko ribotais genetiniais kanalais. 
Šios genetinės ribos išliko nepakitusios. Nepaisant ankstesnių mokslininkų nuogąstavimų dėl dramatiškos ir greitos COVID-19 viruso evoliucijos, atrodo, kad pastarieji viruso pokyčiai buvo gana riboti; virusas keitėsi derindamas jau egzistuojančias mutacijas. Virusas nepadidino genetinių kelių, kuriais jis gali evoliucionuoti, skaičiaus.
Straipsnis pavadintas „Struktūriniai apribojimai, veikiantys SARS-CoV-2 smaigalio baltymą, atskleidžia ribotą erdvę viruso adaptacijai“ (Structural constraints acting on the SARS-CoV-2 spike protein reveal limited space for viral adaptation).
Kaip vystėsi SARS-CoV-2
SARS-CoV-2 sparčiai evoliucionavo po to, kai pirmą kartą užkrėtė žmones 2019 m. pabaigoje, todėl atsirado naujų viruso variantų, turinčių savybių, kurios leido jiems sėkmingai vystytis žmonių šeimininkuose.
Ankstesni darbai parodė, kad šie variantai nebuvo glaudžiai susiję su pagrindiniais cirkuliuojančiais variantais, kurie buvo prieš juos, todėl daugelis mokslininkų manė, kad smaigalių baltymo struktūros pokyčiai (smaigalių arba „karūnos“ dalis pažįstamame COVID-19 mikroskopiniame vaizde) paskatino SARS-CoV-2 varianto evoliuciją, sudarydami sąlygas naujoms mutacijoms, kurios anksčiau virusui buvo neįmanomos.
SARS-CoV-2 pandemija buvo didžiausia infekcinės ligos pandemija per pastaruosius dešimtmečius, sukėlusi pasaulinį mirtingumą, ekonominę žalą ir socialinius sutrikimus. Tačiau reaguojant į pandemiją naudojant šiuolaikines technologijas, tokias kaip prieinama masinė sekvencija, buvo sukurtas unikalus ir reikšmingas mokslinis duomenų rinkinys.
Visuotinių duomenų naudojimas apribojimams patikrinti
Tyrėjai pasinaudojo pasauliniu genomo sekvenavimo, baltymų struktūros nustatymo ir tikslinių su virusu susijusių tyrimų mastu. Jie naudojo išsamius SARS-CoV-2 duomenų rinkinius, kad ištirtų baltymų struktūros apribojimų vaidmenį SARS-CoV-2 evoliucijoje ir ar smaigalių baltymo struktūros pokyčiai sustiprino virusą.
Jie pritaikė kelis skaičiavimo prognozavimo mechanizmus struktūriniams apribojimams skirtingose struktūrinėse aplinkose ir įvertino, kaip apribojimai keitėsi SARS-CoV-2 variantų evoliucijos metu.
Ką atskleidė tyrimas
Tyrimas parodė, kad SARS-CoV-2 išgyveno keletą skirtingų evoliucijos etapų. Pradinis neutralios diversifikacijos laikotarpis baigėsi 2020 m. pabaigoje, kai pradėjo atsirasti multimutantiniai variantai.
Pasaulio sveikatos organizacija variantus, turinčius įtariamų fenotipinių savybių, tokių kaip padidėjęs pernešamumas ar imuninės sistemos išvengimo savybės, priskyrė prie susirūpinimą keliančių variantų. Tačiau nepaisant precedento neturinčio gausaus ir detalaus duomenų rinkinio, tyrėjai nerado jokių įrodymų, kad struktūriniai apribojimai iš esmės pasikeitė arba turėjo įtakos SARS-CoV-2 S baltymo variantų evoliucijai.
Nepaisant didelio mutacijų dažnio ir stipraus atrankos spaudimo, SARS-CoV-2 S baltymas, patekęs į žmonių šeimininkus, patyrė stiprius struktūrinius apribojimus.
Atrodo, kad nors SARS-CoV-2 pandemijos metu sparčiai vystėsi, struktūriškai gyvybingų mutacijų rinkinyje esminių pokyčių nebuvo.
Išvados rodo, kad variantų atsiradimas atsirado ne dėl struktūrinių apribojimų atsipalaidavimo, o dėl naujų mutacijų ir funkcinių genetinių sąveikų derinių. Tačiau bendrą evoliuciją griežtai ribojo spyglio baltymo stabilumas.
Implementacija vakcinoms ir būsimos grėsmės
„Mūsų tyrimas nagrinėja SARS-CoV-2 evoliucinių pokyčių dinamiką laikotarpiu po jo išplitimo į žmonių populiaciją. Nustatėme, kad stiprūs viruso spyglio baltymą veikiantys apribojimai ribojo, kokios mutacijos galėjo įvykti“, – teigė pagrindinis straipsnio autorius Jamesas Herzigas.
„Tai padeda mums suprasti, kaip kiti koronavirusai gali elgtis, kai jie pereina iš vienos rūšies į kitą, ir gali turėti svarbios įtakos būsimų vakcinų ir antivirusinių vaistų kūrimui.“
Structural constraints acting on the SARS-CoV-2 spike protein reveal limited space for viral adaptation, Genome Biology and Evolution (2026). DOI: 10.1093/gbe/evag049
Journal information:Genome Biology and Evolution
COVID-19 pandemija: kokie evoliuciniai procesai vyksta?
Ar dirbtinis intelektas galės atpažinti COVID-19 ir kitus susirgimus?
Įmintos dar ne visos COVID-19 mįslės: Lietuvos mokslininkai tirs gyventojų imunitetą