Корреляция синдрома приобретенного иммунодефицита с генотипами N SC0V2: budetlyanin108

budetlyanin108

Корреляция синдрома приобретенного иммунодефицита с генотипами N SC0V2

Aug 23, 2023 03:16

Эпигенетика и клинические наблюдения, относящиеся к бетакоронавирусу, позволяют предположить, что сарвековирус может обладать способностью инфицировать лимфоциты, используя другой путь, чем белок-шип. Помимо того, что он вызывает гибель лимфоцитов, что приводит к резкому сокращению их популяции и вызывает серьезный иммунодефицит, он позволяет им оставаться скрытыми в течение длительных периодов латентного периода, используя их в качестве вирусного резервуара при так называемой болезни Лонг-Ковид. Исследуя возможности, гипотеза сосредоточена на том, что белок N может быть ключом к заражению лимфоцитов.
Метод. В настоящей статье представлен компьютерный анализ последних полных последовательностей, представленных в GISAID. корреляция генотипов N с усилением аффинности комплекса, вызывающего иммунную недостаточность, с целью определения хорошего докинга с белком N и некоторыми рецепторами в лимфоцитах.
Результаты. Новое соединение N-RBD и CD147 с высоким уровнем взаимодействия представлено как основной путь заражения лимфоцитов, позволяющий определить те генотипы, которые участвуют в повышении их аффинности.
Вывод. Гипотеза согласуется с мутагенным происхождением, наблюдаемым при анализе in silico, который показывает, что генотипы N/120 и N/152 являются определяющими для снижения иммунного ответа хозяина, инфицирующего лимфоциты, позволяя вирусу персистировать неопределенно долго и вызывая заражение.

1 . Введение

Во время вспышки атипичной пневмонии в 2003 г. лимфопения (в частности, Т-лимфопения) была наиболее частым клиническим проявлением (98% пациентов) в течение заболевания. Заметное снижение количества лимфоцитов CD4 и CD8 произошло на ранних стадиях синдрома и было связано с неблагоприятными исходами [ 1 ]. Напротив, при SARS-CoV-2 лимфопения не является наиболее частым клиническим проявлением (40% пациентов) [ 2 ], что позволяет предположить, что некоторый важный тропизм, связанный с метаболическими путями, в которых участвуют лимфоциты, является эволюционным ключом к коронавирусу SARS ( см. Рисунок 1 , Рисунок 2 , Рисунок 3 , Рисунок 4 , Рисунок 5 , Рисунок 6 , Рисунок 7., Рисунок 8 ) ( Рисунок 1 , Рисунок 2 , Рисунок 3 , Рисунок 4 , Рисунок 5 , Рисунок 6 , Рисунок 7 , Рисунок 8 ).

Рисунок 1 . Моноклональное докинг меплазумаба 6H8 с доменом 1 CD147.

Рисунок 2 . Стыковка белка SARS-CoV-2 Spike с CD147 D1.

Рисунок 3 . Стыковка белков SARS-CoV-2 N и SARS-CoV N с CD147 D1.

Рисунок 4 . Стыковка белка HKU1 N с CD147 D1.

Рисунок 5 . Мутации для улучшения подгонки N-CD147 в NL63 и OC43.

Рисунок 6 . Докинг белка N MERS-Cov с CD147.

Рисунок 7 . Стыковка нового предсказанного N-белка SARS-CoV-2 с CD147.

Рисунок 8 . Сродство нанотел B6 с белком N дикого типа SARS-CoV-2 по сравнению с предсказанным новым белком N.

Лимфопения как серьезное иммунологическое нарушение, возникающее у большинства (72%)[ 3 ] пациентов с тяжелым течением COVID-19 , может вызывать общую иммуносупрессию, способствующую персистенции вируса[ 4 ]. Лимфопения может быть наследственной или приобретенной. Приобретенная лимфопения может быть обусловлена различными биологическими состояниями и нарушениями, однако в основном она связана с ВИЧ и другими вирусными инфекциями. Таким образом, в возникновении приобретенной лимфопении участвуют различные молекулярные и клеточные механизмы.

Клинические данные показывают нарушение костного мозга [ 3 ] за счет подавления развития гемопоэтических клеток-предшественников за счет повышенной экспрессии CXCL10 (IP-10) и CCL2 (MCP-1). Нарушение регуляции иммунного ответа хозяина, являющееся признаком тяжелой инфекции SARS-CoV-2[ 5 ], приводит к неконтролируемому высвобождению сывороточных цитокинов, особенно интерлейкина-6 (IL-6), что коррелирует с тяжестью заболевания[ 6 ] и подавляет лимфопоэз посредством прямого воздействия на гемопоэтические стволовые клетки/клетки-предшественники [ 7 , 8 , 9 ].

Другие исследования указывают на клинические наблюдения, связанные с метаболическими путями апоптоза. Высокая экспрессия P53 была измерена у пациентов с COVID-19 [ 3 ], что позволяет предположить, что лимфопения может быть вторичной по отношению к апоптозу, вызванному сверхэкспрессией P53 [ 10 ]. Кроме того, антитело-зависимое усиление также может индуцировать апоптоз [ 11 ].

Но основное доказательство первичной этиологии, которое мы нашли, заключается в том, что лимфоциты инфицированы SARS-CoV-2[ 12 ] и когда это происходит, виропорин 3а (ORF3a)[ 13 ] взаимодействует с NLRP3, вызывая пироптоз[ 14 ]. Провоспалительные цитокины, секретируемые пироптическими иммунными клетками, могут усугублять лимфопению за счет прямого уничтожения лимфоцитов, способствуя дисфункции адаптивного иммунитета при COVID-19, и это очень хорошо коррелирует с иммунопатогенезом COVID-19 [15 ] .

Даже когда коронавирусы, связанные с атипичной пневмонией (SARS-CoV), с трудом реплицируются в лимфоцитах[ 16 ] из-за быстрого апоптоза или пироптоза, и даже когда пироптоз случается всего несколько раз, вирионы изнутри лимфоцита могут высвободиться неповрежденными наружу, готовые заразить другие Т-клетки.

Эта казуистика представляет собой очень ясную картину стратегии сохранения вируса. Естественная эволюция SARS-CoV, помимо более эффективного распространения по воздуху, заключается в снижении способности иммунной системы дольше сохраняться в организме хозяина, вызывая синдром приобретенного иммунодефицита.

Однако в настоящее время не совсем ясно, каким образом SARS-CoV-2 может инфицировать Т-клетки. ACE2 не очень сильно экспрессируется в лимфоцитах[ 17 ], поэтому следует учитывать другие лиганды, такие как CD147, циклофилины, CD26 и LFA-1[ 18 ], которые очень хорошо экспрессируются в лимфоцитах. Взаимодействие между CD147 и белком N SARS-CoV-2 (Cov2N) через CypA было описано в 2021 году Сервера-Грау и Бермеджо-Вальдесом [19 ] . Однако не только белок N взаимодействует с CD147, но и S-RBD SARS-CoV-2[ 20 ] также может связываться с ним.

CD147 представляет собой трансмембранный гликопротеин суперсемейства иммуноглобулинов, также известный как базигин или индуктор металлопротеазы внеклеточного матрикса (EMMPRIN). Он является основным тканевым индуктором матриксных металлопротеаз (ММП), а также индуцирует выработку фактора роста эндотелия сосудов. Он играет роль в межклеточном распознавании и выживании раковых клеток (в основном за счет контроля транспорта лактата), его экспрессия увеличивается при гипоксических состояниях и при многих видах рака, и он считается биомаркером для диагностики и прогноза рака [21 ] . Кроме того, было замечено, что уровни экспрессии CD147 коррелируют со степенью заражения SARS-CoV-2, повреждением сосудов, а также повышенной экспрессией фактора роста эндотелия сосудов и тромбозом.

Сывороточный CD147 участвует в инфекции Plasmodium falciparum, а антитело, вырабатываемое при этом заболевании (HP6H8), блокирует вход в клетки-хозяева, как и было целью этого клинического исследования [22 ] . Несмотря на нежелательные и очень неизвестные эффекты блокирования функциональности CD147, которая не ограничивается только трансмембранной передачей сигналов, если этот моноклональный агент может избежать связывания CoV2N, согласованное докинг с ним должно содержать те N-генотипы, которые вызывают более высокий уровень заболеваемости СПИДом. после заражения SARS-CoV-2.

После этих наблюдений мы сосредоточиваемся на гипотезе о том, что бетакоронавирус, особенно из филогенеза сарвековируса, потенциально может вызывать синдром приобретенного иммунодефицита, что является основной целью персистенции, усиливаемой респираторными заболеваниями как средством быстрого распространения и распространения вируса. Сродство созревания к инфицированию лимфоцитов.

Таким образом, чтобы возвысить эту гипотезу до уровня теории, мы проводим анализ с использованием искусственного интеллекта, анализируя последние полноразмерные последовательности, представленные в GISAID, сопоставляя эти генотипы с белковыми комплексами, подразумеваемыми в клиническом масштабе иммунодефицита, особенно с теми рецепторами, которые очень выражены в лимфоцитах.

...

4 . Обсуждение
Гипотеза, представленная во введении, гласит, что бетакоронавирус, особенно из филогенеза сарвековируса, потенциально может вызывать синдром приобретенного иммунодефицита в качестве основной цели персистенции, усиливаемой респираторными заболеваниями как средством быстрого распространения из-за его способности инфицировать лимфоциты. Как было показано во введении, цель этой рукописи состоит в том, чтобы поднять эту гипотезу до уровня теории, выполнив анализ с использованием искусственного интеллекта, анализируя последние полноразмерные последовательности, представленные в GISAID, и сопоставляя эти генотипы с белковыми комплексами, подразумеваемыми в Клинической картине иммунодефицита. Без ущерба для того факта, что было бы желательно расширить это исследование наблюдательными испытаниями и другими эмпирическими исследованиями, анализы In-Silico, как чисто логический метод, достаточны для закрепления гипотез, основанных на наблюдениях, в качестве теорий, как это широко принято в науке и биотехнологии[ 32 ] после того, как Карл Поппер изложил в различных книгах и очень хорошо изложил в «Двух фундаментальных проблемах теории познания»[ 33]. Последовательности GISAID - это эксперименты, которые дополняют упомянутые клинические наблюдения, и хотя ни одно наблюдение (или другое логическое утверждение) не противоречит результатам логического метода, гипотезу можно считать правильной теорией. Как сказал Карл Поппер, эксперименты не подтверждают гипотезы, но теории должны быть фальсифицируемы, и эту теорию можно легко фальсифицировать до тех пор, пока лимфоциты не будут заражены (или будут иметь очень низкую заболеваемость) SARS-CoV-2, когда у субъекта высокий титр антител, нейтрализующих белок спайка. Как мы наблюдали за более чем 2 года вакцинации S-белком SARS-Cov-2, людей с высоким титром антител против S-белка госпитализируют с лимфопенией. По результатам анализа in silico очевидно, что позиции 27, 28 и 100 белка CD147-D1 конкурируют за связывание как с белком N, так и с белком S. Однако конкуренция за лучшее связывание в этих соответствующих позициях белка S (в частности, положения 481, 484 и 493) являются определяющими в связывании с ACE2. Улучшение сродства белка S с CD147 ставит под угрозу сродство белка S с ACE2, который находит свой лучший генотип в генотипе S/493Q, как уже сообщалось в январе 2022 года [34], а также с S/484K , который было рекомендовано в марте 2021 г.[ 35 ].Тройная мутация, улучшающая сродство обоих лигандов (ACE2 и CD147), чрезвычайно отдалена, поэтому, поскольку она выгодна для размножения с целью заражения респираторной ткани, естественная эволюция SARS-CoV заключается в улучшении сродства S с ACE2 в ущерб инвазии лимфоцитов. Однако заражение лимфоцитов дает коронавирусам способность продлевать период заразности за счет задержки иммунного ответа, очевидно, не вызывая внезапной смерти, как это было в 2003 году с SARS-CoV. Мутации генов S и N от SARS-CoV (Cov1) до SARS-Cov-2 (Cov2) согласно результатам являются естественной эволюцией Cov1 с целью улучшения сродства с ACE2 за счет снижения инвазивной способности лимфоцитов, и вот как оно себя повело. Белок N коронавируса SARS-CoV 2003 года (CoV1N), соответствующий дикому типу SARS-CoV-2, имеет 8 мутаций в зоне NTD. Если принять за образец выравнивание SARS-CoV-2, то эти мутации происходят в кодонах 63, 94, 103, 120, 128, 131, 152 и 157. Мутации A120G, P152A и A157I белка N напрямую влияют на связывание с CD147- D1, что снижает его сродство на 8% [142:154] по сравнению с SARS-CoV 2003. Однако Cov2-S связывает ACE2 на 30% [85:65] лучше, чем Cov1-S с ACE2. Снижение сродства с CD147, как было замечено, приводит к снижению летальности. Однако этого все еще достаточно, чтобы поставить под угрозу иммунную систему, отсрочить гуморальный ответ и способствовать персистенции вируса. С другой стороны, этих 8 мутаций достаточно, чтобы те же антитела, которые способны нейтрализовать проникновение SARS-CoV-1 в CD8+ лимфоциты, оказались некомпетентны к SARS-CoV-2. В 2005 году [ 36 ] было связано антитело-зависимое усиление инфекции (ADE) SARS-CoV-1, предполагающее, что это произошло из-за предыдущего заражения другим бетакоронавирусом. АДЕ также был хорошо задокументирован у кошек, инфицированных коронавирусом инфекционного перитонита кошек, при котором тяжесть заболевания увеличивается после предыдущей иммунизации против этого вируса. Подобно тому, как белок S имеет рецептор только в сублиниях сарвековируса, которые включают SARS, белок N присутствует в других сублиниях родов бетакоронавирусов. Коронавирусы OC43, NL63, HKU1 и 229E ответственны за простуду [ 37 ], и с 1970-х годов подозреваются в том, что они негативно способствуют коинфекции с другими вирусами, снижая реакцию иммунной системы. Хотя последовательности белка N у других коронавирусов могут сильно отличаться, их морфология, особенно в отношении аминокислот, наиболее близких к лиганду CD147-D1, демонстрирует довольно хорошо консервативную гомологию. В частности, позиции 50 и 123 OC43 подверглись мутации для улучшения сродства с CD147-D1. Несмотря на то, что белок N коронавируса 229E (229E-N) не демонстрирует хорошего морфологического сцепления с CD147-D1, наблюдается четкое совпадение с OC43-N, что позволяет предположить его рекомбинацию или эволюцию. Белок N HKU1 (HKU1N) демонстрирует очень четкую гомологию с CoV2N. HKU1N обеспечивает лучшее связывание, чем CoV1N, главным образом благодаря номеру кодона 120 (превышающему нумерацию последовательности CoV2N). Как мы видели ранее, мутация в этом кодоне напрямую влияет на связывание. Таким образом, мы можем сказать, что генотип N/120N имеет решающее значение для улучшения аффинности. Аналогичным образом, область между позициями 148 и 154 позволяет добиться значительного улучшения. Фактически, любую мутацию в позициях, близких к 148 и 154, следует считать решительно эволюционной. Даже когда HKU1 не обладает хорошим сродством с ACE2, поскольку HCoV-OC43 и HCoV-HKU1 используют гликановые рецепторы, несущие 9-O-ацетилированную сиаловую кислоту [38], и она очень хорошо консервативна между ними [39], это было представлено в 2016 году . (с февраля по март) очень высокий уровень госпитализаций (54%) и очень высокий уровень госпитализации в отделения интенсивной терапии (30%) [ 40 ], поэтому фактически тяжесть HKU1 должна быть обусловлена связыванием HKU1N-CD147. Более того, хотя и менее вероятно, рекомбинация возможна, как предупреждал Патрик Ю.К. Вуу еще в 2006 году[ 41 ].Таким образом, люди, которые ранее подвергались воздействию коронавируса SARS-CoV-1, HKU1, OC43, NL63 или MERS, увидят, что их клеточный ответ влияет на белок N Cov2, а также на выработку новых нейтрализующих антител, что делает лимфоциты более активными. уязвимы и тем самым усугубляют течение заболевания. На основе имеющихся данных о пациентах с COVID-19 и данных предыдущих вспышек SARS-CoV-1 и MERS имеются существенные доказательства того, что перекрестно-реактивные В- и Т-клеточные реакции могут создать неблагоприятную среду для первичного иммунного ответа на SARS-CoV-1. Вирус CoV-2[ 42 ].Из-за перекрестной реакции на родственные штаммы коронавируса, вызванные более ранними инфекциями, а также после того, как результаты были опубликованы здесь, вирусная история коронавирусной инфекции пациента может иметь решающее значение для тяжести течения текущей инфекции SARS-CoV-2; явление, которое получило название «первородный антигенный грех».[ 43 ]Результаты показывают, что самые последние мутации в зоне связывания с CD147-D1 приводят к усилению аффинности и иммунному уклонению от предыдущих антител Cov2N, а также ставят под угрозу надежность быстрых тестов на антиген, направленных на этот белок [ 44 ] .
Последовательность (Cov2Nx) содержит 4 мутации самого высокого риска, возникшие за последние месяцы:

GIIWVAIDGALNISKDHIGTRNSSNNAAIVLQLPQGTTLPKGFYAE.

E P PA.

Структура этой последовательности, предсказанная AlphaFold2, демонстрирует очень высокие морфологические изменения. Согласно молекулярно-динамическому моделированию, Cov2Nx повышает сродство к CD147-D1 на 8% [142:154] по сравнению с CoV2N, что соответствует летальной способности CoV1N. Благодаря этой новой структуре антитела, распознающие антигены белка CoV2N, сталкиваются в положениях 68, 136, 137 и 139.
Энергия десольватации в области антигенного распознавания предыдущими антителами снижается ниже 30% (61% согласно моделированию), что позволяет предположить, что как клеточная память, так и предыдущие антитела могут быть некомпетентны для этих новых вариантов.
Из более чем 8 миллионов экспериментальных данных, зарегистрированных в GISAID, наблюдаются иммунологический механизм бегства и большая вероятность развития синдрома приобретенного иммунодефицита от SARS-CoV-2, согласно мутациям в гене N, приводящим к варианту Обеспокоенность по поводу более высокого уровня системных обязательств.

5 . Выводы
По результатам In-Silico доказывается естественная эволюция родов бетакоронавирусов с целью баланса размножения, инфекционности и персистенции. Основные генотипы присутствуют в S/493, S/484, N/120 и N/152. Оптимизация S/493 и S/484 означает лучшее распространение воздушно-капельным путем за счет большего заражения легких и тканей носоглотки, в то время как генотипы N/120 и N/152 снижают иммунный ответ, заражая лимфоциты, позволяя вирусу персистировать неопределенно долго, вызывая синдром приобретенного иммунодефицита и другие. синдромы, связанные с хронической виремией, особенно с вирусами, вызывающими заболевания органов дыхания и крови.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2319417023000872

ВИЧ-Ковид