Ученые из University of Ottawa высказали гипотезу, что мутации коронавируса, которые позволили ему заражать человека, произошли в организмах бродячих собак.
С момента первого знакомства с коронавирусом SARS-CoV-2 ученые пытаются понять, каким образом он впервые перешагнул межвидовой барьер. Промежуточный хозяин между летучими мышами и человеком до сих пор не определен точно, хотя на это счет существует уже достаточно версий.
Ученые анализировали молекулярные сигнатуры вирусов у разных их хозяев. Под этим понятием понимается набор параметров – количество определенных генетических комбинаций, активность конкретных генов, и др. Своего рода «генетическая подпись» вируса. Эта подпись может меняться со временем – по мере накопления мутаций вируса в ходе его адаптаций к иммунной системе хозяина.
У млекопитающих, в том числе и у людей, есть свои защитные механизмы от вирусных атак. Такой защитой является антивирусный белок цинкового пальца (ZAP), который ориентирован на конкретную последовательность нуклеотидов в геноме вирусов: цитозин + фосфатная группа + гуанин (CpG-динуклеотид). ZAP связывается с участками РНК, где расположены CpG-динуклеотиды, после чего запускает процесс деградации генома вируса.
Чтобы избежать ZAP, одноцепочечные вирусы, такие как коронавирус SARS-CoV-2, стремятся уменьшить количество CpG в своей РНК. Аналогичную уловку использовал ВИЧ – это позволяет ему обойти антивирусную защиту человека. Но совсем избавиться от CpG вирус не может – они функционально важны для вируса. Поэтому ученые давно рассматривают возможность разработки вакцины, которая бы действовала именно на эти участки генома.
Таким образом, уменьшение количества участков CpG в геноме коронавируса повышает его опасность для человека, и наоборот: увеличение количества CpG делает его менее вирулентным.
В ходе исследования ученые проанализировали 1252 полных генома коронавируса, имеющихся на сегодняшний день. Оказалось, что у нынешнего коронавируса SARS-CoV-2 и у его наиболее близкого родственника, коронавируса летучей мыши (BatCoV RaTG13) последовательностей CpG в геноме меньше, чем у всех остальных представителей этого семейства.
SARS-CoV-2 скорее всего появился в тканях с высокой экспрессией белка ZAP (то есть, это белок там вырабатывался весьма активно) – при этом выживают только вирусы с малым количеством CpG в геноме. Сам факт выживания вируса говорит о том, что он научился успешно обходить ZAP-опосредованную защиту.
Исследования на животных показали, что такое же низкое значение CpG имеют только собачьи коронавирусы, которые вызывают у собак очень заразное кишечное заболевание. Достаточно низкая концентрация CpG наблюдается и у коронавирусов верблюдов, поражающих их пищеварительную систему – от этих вирусов произошел когда-то MERS.
Далее ученые указывают, что рецепторы АСЕ2, благодаря которым коронавирус проникает в клетку человека, в максимальной концентрации находятся в тонком кишечнике и в двенадцатиперстной кишке – в легких они тоже есть, но их там заметно меньше. То есть, основной мишенью коронавирусов на самом деле является пищеварительная система человека.
Ученые считают, что SARS-CoV-2 имеет низкие показатели CpG благодаря своему предку, развившемуся в пищеварительной системе млекопитающих. Это подтверждается тем, что у части пациентов с COVID-19 (до 48,5% по разным данным) развиваются симптомы поражения желудочно-кишечного тракта.
Люди – единственный вид, чей коронавирус имеет такие же низкие значения CpG, как коронавирус собак. При этом собаки в ходе вылизывания могут переносить вирус от анально-генитальной области в дыхательную систему, что будет способствовать обмену патогенами из легких и из пищеварительного тракта.
В результате исследования ученые приходят к выводу, что коронавирус мог попасть от летучих мышей к бездомным собакам, которые их едят. В кишечнике собак произошла быстрая эволюция вируса, в ходе которой уменьшилось количество CpG-динуклеотидов в его геноме. Именно это позволило вирусу получить способность уходить от нашей ZAP-защиты и стать опасным для человека.
Это не означает, что собаки могут распространять SARS-CoV-2. Но они вполне могли оказаться промежуточным хозяином, сыгравшим одну из ключевых ролей в мутациях коронавируса.
