Virus COVID-19 potřebuje cholesterol k útoku na buňky – co to znamená pro lidi užívající statiny

Vědci zkonstruovali buňky tak, aby nesly buď protein (zelený) ze SARS-CoV-2, nebo jeho lidský cíl ACE2 (purpurový). Když byly blízko sebe, buněčné membrány se spojily. Vědci si myslí, že podobný postup umožňuje viru vklouznout do buněk. Uznání: D. Sanders et al. / BioRxiv.org

Lidé, kteří užívají léky na snížení hladiny cholesterolu, se mohou dostat lépe než ostatní, pokud chytí nový koronavirus. Nová studie naznačuje, proč: virus se spoléhá na tukovou molekulu, která prochází ochrannou membránou buňky.

Výzva COVID-19,, SARS-CoV-2 virus musí pronikat do lidských buněk – a potřebuje komplice. Cholesterol, voskovitá sloučenina známá pro ucpávání tepen, pomáhá viru otevírat buňky a vklouznout dovnitř, tvrdí Clifford Brangwynne, laboratorní výzkumník na Howard Hughes Medical Institute.

Bez cholesterolu nemůže virus překročit ochrannou bariéru buňky a způsobit infekci, napsal tým v předtisku zveřejněném na bioRxiv. Práce, které obnovily časné stádium infekce v buňkách kultivovaných v laboratoři, dosud neprošly procesem vzájemného hodnocení.

“Cholesterol je nedílnou součástí membrán obklopujících buňky a některé viry, včetně SARS-CoV-2.” Dává to smysl, že by to mělo být pro infekci tak důležité, “říká Brangwynne, biofyzikální inženýr společnosti Univerzita Princeton.

Zjištění by mohlo být základem pro lepší zdravotní výsledky u pacientů s COVID-19 užívajících léky snižující hladinu cholesterolu známé jako statiny, dodal. Ačkoli vědci dosud nestanovili odpovědný mechanismus, tato studie a další publikovaná loni na podzim naznačují, že léky zabraňují vstupu SARS-CoV-2 do buněk tím, že mu odpírají cholesterol.

Tento objev důležitosti cholesterolu by mohl vědcům pomoci vyvinout nová zastavovací opatření k léčbě COVID-19, dokud nebude většina lidí očkována, říká Brangwynne. Práce může také osvětlit neobvyklý rys nemoci: tvorbu obrovských, komplexních buněk nalezených v plicích pacientů s COVID-19. Vědci při svých experimentech viděli, že se podobné mega buňky objevují pod mikroskopem.

Imitace virové infekce

Za normálních okolností tým Brangwynne studuje fyzikální síly, které organizují molekuly v buňkách. Ale na jaře roku 2020 se jeho laboratoř, stejně jako mnoho dalších po celém světě, posunula a procvičovala své biologické znalosti na SARS-CoV-2. Začali zkoumat, jak interagují virové a lidské proteiny a jak tato interakce umožňuje SARS-CoV-2 vstoupit do buněk. “Nejsme virologická laboratoř, v tomto prostoru jsme nikdy předtím nepracovali, takže jsme začali přemýšlet o nástrojích a přístupech, které jsme vyvinuli, které bychom mohli použít,” říká.

Laboratoř společnosti Brangwynne často pracuje s buňkami pěstovanými v laboratoři. Aby napodobil infekci SARS-CoV-2, jeho tým zkonstruoval takové buňky, aby obsahovaly jednu ze dvou molekul, buď virový „spike protein“ nebo lidský protein ACE2. (Aby mohl způsobit infekci, musí virus připojit svou membránu k buněčné membráně. Tento proces začíná, když proteiny třídy splňují svůj buněčný cíl ACE2.)

V laboratoři vědci pozorovali, jak buňky pěstované v laboratoři rostou tyto proteiny. Nejprve se z buněk ACE2 vynořila drobná chapadla a přilnula k nabíjení proteinů do okolních buněk. Na těchto místech se obě buněčné membrány spojily a vytvořily otvory, což umožnilo promíchání buněčného obsahu. Nakonec se obě buňky spojily – podobně jako vědci očekávají, že se virus spojí s buňkou, aby ji infikoval.

Vědci, včetně Davida Sanderse z Princetonu, Chanelle Jumper a Paula Ackermana, se pokusili narušit tuto buněčnou fúzi. Pomocí automatizovaného systému testovali účinky asi 6 000 sloučenin a více než 30 úprav špičkového proteinu. Tyto experimenty a další naznačují, že pokud membránám SARS-CoV-2 chybí cholesterol, virus nemůže vstoupit do cílové buňky.

Toto není první důkaz, který implikuje cholesterol. Předchozí studie skupiny z Kalifornské univerzity v San Diegu zjistila, že imunitní odpověď těla na virus produkuje sloučeninu, která vyčerpává cholesterol – ale v tomto případě z buněčné membrány, nikoli z viru.

„Cholesterol byl velmi dobře studován jako důležitý faktor velkého počtu virových infekcí,“ říká Peter Casson, vědec z University of Virginia, který studuje fyzikální mechanismy virových onemocnění. „Je zajímavé, že role cholesterolu v příjmu virů je zcela odlišná od role virů.“ Není jasné, jak cholesterol pomáhá SARS-CoV-2, ale porozumění procesu by mohlo poskytnout vodítka o biologii infekce, říká Casson, který se výzkumu nezúčastnil.

Zdánlivý příznivý účinek statinů se vztahuje i na další virové infekce. Některé výzkumy naznačují, že tyto léky poškozují virus chřipky tím, že jej zbavují cholesterolu, říká Casson. Ale to nemusí být jediný způsob, jak mohou léky změnit průběh virových infekcí, říká. „Je to trochu komplikované, protože statiny také modifikují imunitní odpověď.“

Tajemné mega buňky

Jak Brangwynneovy experimenty trvaly, jeho tým si všiml něčeho zvláštního. Buňky nadále polykaly a rozlévaly svůj obsah jako vejce prasklá v misce. Komplexní buňky známé jako syncytie, které se objevily pod mikroskopem, jsou podobné buňkám nalezeným ve zdravých tkáních, jako jsou svaly a placenta, a při některých virových onemocněních.

Buňky se slučují

Mnoho buněk může fúzovat a produkovat mega buňky (zelené) nebo syncytie, podobné těm, které se nacházejí v plicích pacientů s COVID-19. Uznání: D. Sanders et al. / BioRxiv.org

„Lidé již věděli, že virus COVID-19 vytvoří syncytium, ale vědci dokázali tento proces pěkně vizualizovat,“ říká Jennifer Lippincott-Schwartz, vedoucí skupiny ve výzkumném kampusu Janelia v HHMI, která se výzkumu nezúčastnila. „Buněčná fúze je sama o sobě skutečně nedostatečně studovaným oborem v biologii.“

Experimenty pravděpodobně ilustrují, jak se vytvářejí mega buňky nalezené v plicích pacienta, říká. „Tvorba syncytií může být velmi škodlivá v případě přípravku COVID, kde může zničit plicní tkáň a vést k smrti.“

Brangwynne říká, že dosud není jasné, zda syncytie hraje hlavní roli v rozvoji COVID-19. Jeho tým však píše, že objev podílu cholesterolu by mohl vědcům pomoci v boji proti této nemoci. „Naše zjištění podtrhují potenciální užitečnost statinů a dalších [similar] ošetření. “

Odkaz: „SARS-CoV-2 vyžaduje pro vstup viru a patologickou syncyciální tvorbu cholesterol,“ David W. Sanders, Chanelle C. Jumper, Paul J. Ackerman, Dan Bracha, Anita Donlic, Hahn Kim, Devin Kenney, Ivan Castello- Serrano, Saori Suzuki, Tomokazu Tamura, Alexander H. Tavares, Mohsan Saeed, Alex S. Holehouse, Alexander Ploss, Ilya Levental, Florian Douam, Robert F. Padera, Bruce D. Levy a Clifford P. Brangwynne, 14. prosince 2020, BioRxiv.
DOI: 10.1101 / 2020.12.14.422737

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.