Một Số Hiểu Biết Về Cấu Trúc Của Virus Corona - HIU

Cập nhật lần cuối vào 27/05/2020

Các Corona virus đã vượt qua hàng rào ký chủ loài và gây viêm phổi tử vong ở người bắt đầu từ thế kỷ 21: hội chứng viêm đường hô hấp cấp tính do chủng virus Corona (SARS-CoV)(7, 19), hội chứng viêm đường hô hấp Trung Đông (Middle-East respiratory syndrome coronavirus) (44) (MERS-CoV), và SARS-CoV-2 (14, 46).

SARS-CoV bùng phát ở Guangdong – Trung Quốc năm 2002 và lan rộng ra năm châu lục qua đường du lịch hàng không gây nhiễm 8.098 và tử vong 774 người. Năm 2012, MERS-CoV bùng phát ở Arabian Peninsula và là vấn đề lớn của sức khỏe cộng đồng, đã lan rộng đến 27 quốc gia, gây nhiễm 2.494 người.

Một loài virus Corona khác chưa được biết đến là SARS-CoV-2 được phát hiện vào tháng 12 năm 2019 tại Wuhan, Hubei – Trung Quốc và đã được giải trình tự gen và phân lập vào tháng giêng năm 2020(45, 46).

SARS-CoV-2 có liên quan đến trận dịch viêm phổi không điển hình đang xảy ra (Covid-2019) và ảnh hưởng đến trên 4 triệu người và đã gây tử vong cho trên 275.000 người và ảnh hưởng đến hơn 200 quốc gia và vùng lãnh thổ trên toàn cầu tính đến ngày 9/5/2020.

Tổ chức Y Tế Thế Giới đã công bố SARS-CoV-2 là virus gây đại dịch trên toàn cầu vào ngày 11 tháng 3 năm 2020.

Tìm hiểu về nguồn gốc của SARS-CoV-2, người ta thấy một số virus có mối liên quan, đó là MERS-CoV được cho là có nguồn gốc từ dơi, nhưng vật chủ chứa virus gây lây nhiễm cho người vẫn chưa rõ(11, 23).

Cả hai virus SARS-CoV và SARS-CoV-2 có nhiều điểm tương đồng và đều có nguồn gốc từ dơi(8, 13, 21, 42, 45). Trong khi đó cầy hương và loài chó racoon đã được công nhận là vật chủ trung gian để truyền bệnh SARS-CoV giữa dơi và người(9, 16, 41) , nhưng với SARS-CoV -2 vật chủ trung gian vẫn chưa được xác định chắc chắn.

Sự lan tỏa tái phát của Coronavirus ở người cùng với việc phát hiện nhiều Coronavirus ở dơi, bao gồm nhiều Coronavirus liên quan đến SARS (SARSr-CoV), cho thấy việc lây truyền bệnh từ động vật sang người trong tương lai có thể vẫn còn phức tạp. Ngoài các virus gây bệnh nặng như SARS-CoV, MERS-CoV và SARS-CoV-2, tất cả virút còn lại đều thuộc giống Coronavirus. Bốn loại Coronavirus gây bệnh nhẹ ởngười: HCoV-OC43, HC1V HCoV-NL63 và HCoV-229E. Cho đến nay, không có phương pháp điều trị hoặc vắc-xin nào được chấp thuận đối với bất kỳ loại Coronavirus nào(2, 8, 13, 21, 24, 25, 42, 45).

Coronavirus xâm nhập vào tế bào ký chủ thông qua glycoprotein xuyên màng (S). Glycoprotein xuyên màng tạo thành các homotrimers nhô ra khỏi bề mặt virus(34).

Glycoprotein S bao gồm hai tiểu đơn vị là tiểu đơn vị S1 liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào ký chủ; và tiểu đơn vị S2 có chức năng hợp nhất màng tế bào virus và màng tế bào ký chủ(3, 5, 16, 27, 28, 30, 37).

Đối với nhiều CoV, glycoprotein S bị phân cắt ở ranh giới giữa các tiểu đơn vị S1 và S2, nơi tồn tại liên kết không đồng hóa trị trong quá trình tiền hòa màng của virus(10, 17, 29, 33, 37, 43). Phần xa của tiểu đơn vị S1 có chứa vùng liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào ký chủ và góp phần ổn định trạng thái tiền hòa màng của tiểu đơn vị S2 khi S2 gắn vào màng tế bào ký chủ tại vị trí có hệ thống hòa màng (10, 17, 29, 33, 37, 43).

Đối với tất cả các CoV, glycoprotein S tiếp tục bị cắt bởi các protease của ký chủ tại vị trí S2’. S2’ nằm ngay phía trên của peptide hòa màng(22, 27). Sự phân cắt này hoạt hóa protein cần cho phản ứng hòa màng thông qua những thay đổi về hình dạng không thể hồi phục được(3, 12, 42, 43, 30, 39).

Như vậy, Coronavirus xâm nhập vào các tế bào nhạy cảm là một quá trình phức tạp đòi hỏi phải có sự phối hợp của quá trình liên kết giữa virus và thụ thể trên bề mặt tế bào ký chủ và quá trình phân giải glycoprotein S để thúc đẩy sự hòa màng giữa virus và tế bào ký chủ(15, 34, 36).

Các Coronavirus gây dịch địa phương OC43 và HKU1 liên kết vùng S (SA) với 5-N-acetyl-9-O-acetyl-sialoside trên glycoprotein S với glycolipid trên bề mặt tế bào ký chủ để xâm nhập vào tế bào nhạy cảm (15, 34, 36). Trong khi đó, MERS-CoV S lại sử dụng vùng A (SA) để nhận biết các thụ thể sialoside non acetyl hóa, thụ thể này có khả năng thúc đẩy sự liên kết của vủng B (SB ) với thụ thể xâm nhập là dipeptidyl-peptidase 4(31, 21).

SARS-CoV và một số Coronavirus liên quan đến SARS (SARSr-CoV) tương tác trực tiếp với enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2) thông qua SB để xâm nhập vào tế bào đích(8, 18, 20, 33, 42).

Vì glycoprotein S của Coronavirus tiếp xúc với bề mặt tế bào ký chủ và là vị trí trung gian để xâm nhập vào tế bào ký chủ, nên nó là mục tiêu chính của sự trung hòa kháng thể (abs) khi nhiễm virus và là đối tượng của các phương pháp điều trị và nghiên cứu vắc-xin.Cấu trúc S- trimer được phân bố rộng rãi với các glycan liên kết N, rất quan trọng cho việc tạo nếp gấp chính xác(32) và điều hòa khả năng tiếp cận với protease của ký chủ và kháng thể trung hòa(38, 40, 42).

Kháng thể trung hòa được tạo ra từ một số rất hiếm hoi các tế bào B ký ức của người bị nhiễm SARS-CoV(35) hoặc nhiễm MERS-CoV(6) và cạnh tranh ức chế không cho cấu trúc glycoprotein S B của virus gắn vào thụ thể trên bề mặt tế bào ký chủ(40).

Ngoài ra, còn có cơ chế liên kết khác giữa SARS-CoV-2 và tế bào ký chủ là vai trò của ACE2. SARS-CoV-2 SB tương tác với ACE2 (hACE2) ở người có ái lực tương đương với SARS-CoV SB từ các chủng virus liên quan đến dịch 2002-2003 (tức là, liên kết ái lực cao với hACE2). ACE là enzyme chuyển đổi angiotensin.

Các nghiên cứu khác cũng cho thấy đây là virus có vỏ bao, hạt virus hình tròn hoặc bầu dục, thường là đa diện với đường kính 60-140nm. Trình tự gen của chủng virus SARS-CoV-2 bao gồm một chuỗi RNA đơn gồm 29,903 nucleotide.

Về mặt tương đồng, virus SARS-CoV-2 chứa:

• 50% mã gen tương đồng với chủng virus MERS-CoV;• 79,5% mã gen tương đồng so với chủng virus SARS-CoV;• 96% mã gen tương đồng so với chủng virus Corona được phát hiện trong dơi, đặc biệt là dơi móng ngựa;• 99% mã gen tương đồng so với chủng virus Corona có trong loài Tê tê

Điều này cho thấy nguồn gốc của virus là ở loài tê tê hoặc loài dơi.

Khi so sánh bộ gen của cả alpha và betacoronaviruses (họ Coronaviridae) hai đặc điểm đáng chú ý của bộ gen SARS-CoV-2 như sau: (i) dựa trên mô hình cấu trúc và các thí nghiệm, SARS-CoV-2 dường như được tối ưu hóa cho liên kết với thụ thể ACE2 của con người; (ii) protein tăng đột biến (S) của SARS-CoV-2 có vị trí phân cắt polybasic (furin) tại ranh giới S1 và S2 thông qua việc chèn thêm vào mười hai nucleotide.

Vùng liên kết với thụ thể (Receptor-binding domain – RBD) trong protein tăng đột biến của các Coronavirus liên quan đến SARS-CoV-2 và SARS cũng là phần biến đổi nhất trong bộ gen của virus. Sáu vùng trong RBD có lẽ rất quan trọng để liên kết với thụ thể ACE2 của con người và xác định ký chủ. Năm trong số sáu vùng này bị đột biến ở SARS-CoV-2 và giống đến 96% so với trình tự gen RaTG13 được phân lập từ dơi. Ngoàira, một số vùng chính trong RBD của SARS-CoV-2 khác với những điều được mô tả trước đây và được tối ưu cho liên kết với thụ thể ACE2 của người. Các đặc điểm bộ gen của SARS-CoV-2 phần nào có thể giải thích tính lây nhiễm và khả năng truyền bệnh của SARS-CoV-2 ở người.

Đáng chú ý hơn, về sự biến đổi gen của vi rút SARS-CoV-2, các nghiên cứu tại Italy đã xác định đồng thời có 4 biến chủng của virus SARS-CoV-2, khác với chủng của virus được xác định tại Vũ Hán, Trung Quốc (4, 1).

Trên đây là một số hiểu biết về cấu trúc của virus Corona và các thông tin này có thể tiếp tục được cập nhật khi các cơ quan nghiên cứu tiếp tục công bố những nghiên cứu mới hơn.

XEM THÊM