S-белок SARS-CoV-2 связывается с эстрогеновым рецептором альфа

SARS-CoV-2 имеет четыре основных структурных белка: S-белок, (малый) оболочечный E-белок, мембранный М-белок и нуклеопротеин, или N-белок. На данный момент в составе большинства вакцин от COVID-19 содержится S-белок, который обеспечивает проникновение вируса в клетку, взаимодействуя с рецептором ACE2. S-белок состоит из сигнального пептида на N-конце, а также субъединиц S1 и S2. В субъединице S1 находится рецептор-связывающий домен, в то время как субъединица S2 отвечает за слияние мембран. 

Для тяжелого протекания COVID-19 характерны лихорадка, кашель, пневмония, цитокиновый шторм, синдром системного воспалительного ответа и коагулопатия. Учитывая сложность симптомов COVID-19, можно предположить существование других молекулярных мишеней S-белка, кроме ACE2. Поиском таких мишеней занялись ученые из США, Италии и Испании.

С помощью белковой матрицы ProtoArray исследователи изучили белок-белковые взаимодействия между S-белком и более 9000 человеческих белков, иммобилизованных на подложке, и обнаружили, что S-белок связывается с эстрогеновым рецептором α (ERα).

Для того, чтобы определить отдельные домены, принимающие участие во взаимодействии S-белка и ERα (S-ER взаимодействие), ученые использовали средства биоинформатики, экспериментальные методы, а также EXSCALATE (ЕXaSCale smArt pLatform Against paThogEns) от компании Dompé Farmaceutici — самую мощную на настоящий момент интеллектуальную суперкомпьютерную платформу для разработки лекарств, работающей на Leonardo, четвертом по мощности суперкомпьютере в мире.

Вначале авторы проанализировали, как белки NCOA1, NCOA2 и NCOA3 связывают область AF-2 рецепторов ERα и ERβ, а также модулируют транскрипцию ER через участок под названием NR box, включающий в себя LXD мотив, также известный как консенсусная последовательность LXXLL, где L — лейцин, а X — любая аминокисилота. Использование этой информации и платформы EXSCALATE, а также дополнительных опытов с S-белками других коронавирусов и молекулярного докинга in silico позволило определить высококонсервативный LXD-подобный мотив у коронавируса SARS-CoV-2. 

Дальнейшая трансфекция ДНК, кодирующей S-белок, в клетки линии MCF-7 повышала цитоплазматическую аккумуляцию ERα, что было зарегистрировано при помощи ИГХ. Кроме того, обработка клеток S-белком вызывала ER-зависимые биологические эффекты.

Заражение сирийских хомячков SARS-CoV-2 in vivo и применение неинвазивных методов визуализации, таких как КТ и ПЭТ КТ обнаружили локальную легочную патологию с повышенными легочными уровнями ERα. Посмертный анализ легких хомячков, зараженных SARS-CoV-2, с применением флуоресцентной иммуногистохимии, а также иммуноэлектронной микроскопии показал повышенные цитоплазматические уровни ERα и повышенную S-ERα колокализацию в альвеолярных макрофагах. Результаты также были подтверждены на тканях легких, полученных при вскрытии четырех болевших COVID-19 людей.

Результаты исследования не только описывают новое взаимодействие S-белка с эстрогеновым рецептором α, но и предвосхищают его роль в повышении прокоагуляционной активности эндотелия и развитии тромбозов при COVID-19. Авторы обосновали эту связь рядом экспериментальных данных, которые сейчас выпущены в виде препринта и в скором времени будут опубликованы. Дальнейшее применение этих данных поможет лучше понять патогенез COVID-19 и разработать эффективную терапию его осложнений.

Риск смерти при COVID-19 ниже у женщин, получающих заместительную гормональную терапию