Anh Khoa dịch
(VNTB) – Các đột biến ngẫu nhiên cho phép các dạng vi rút mới liên kết tốt hơn với các tế bào của con người
Ngày 15 tháng 7 năm 2021
VIRUS có vòng đời giống như tất cả các sinh vật khác. Chúng là loài ký sinh, bắt đầu vòng đời khi một vi rút mẹ lây nhiễm sang một sinh vật khác và chiếm đoạt các tế bào của của sinh vật đó để tạo ra các bản sao. Trong trường hợp SARS-CoV-2, loại virus đang gây ra đại dịch, điều này xảy ra khi nó bám vào một loại enzyme có tên là ACE2 trên màng của một số tế bào người và thông qua bộ gen để xâm nhập vào tế bào. Sự xâm nhập tế bào này được một loại protein bám trên bề mặt của virus gọi là gai trợ giúp. Những thay đổi của gaido thay đổi di truyền đột biến, khiến cho các đặc tính tổng thể của virus biến đổi, đặc biệt là khả năng lây lan qua các quần thể.
Bản chất có thể đột biến của virus bắt nguồn từ tính ngẫu nhiên vốn có trong quá trình tạo ra các bản sao của bất kỳ đối tượng nào, nên không thể tránh khỏi sai sót. Khi các tế bào chủ tạo ra các bản sao của SARS-CoV-2 có thể có bản sao bị lỗi, hiện tượng này được gọi là đột biến.
Phần lớn virus không tồn tại được khi bị lỗi trong quá trình sao chép. Nhưng một số virus sống sót, và thậm chí có thể phát triển mạnh do có thay đổi và do có khả năng thắng virus gốc và lây lan nhanh hơn trong quần thể vật chủ. Một số phần trong cấu trúc của virus có khả năng chịu đựng các đột biến tốt hơn: protein gai là loại protein có khả năng tồn tại tốt nhất trong những thay đổi. Các virus đột biến tồn tại và phát triển được gọi là các biến thể. Biến thể đầu xuất hiện nhiều từ virus SARS-CoV-2 vào tháng 11 năm 2020, biến thể Alpha được phát hiện ở Kent, phía đông nam nước Anh.
Các biến thể mới phải có một số lợi thế cạnh tranh so với các biến thể cũ để trở thành dạng vi rút thống trị (phổ biến nhất). Lợi thế đó có thể giành được bằng nhiều cách khác nhau, nhưng đối với bệnh đường hô hấp như COVID-19, một trong những yếu tố quan trọng nhất là khả năng lây truyền, mức độ lay truyền virus dễ dàng từ người này sang người khác.
Một trong những đột biến đầu tiên làm tăng khả năng lây truyền được gọi là N501Y, đôi khi được gọi là “Nelly”, một trong tám đột biến đặc trưng cho protein gai của biến thể Alpha. Tên kỹ thuật của đột biến tương đối đơn giản khi bạn hiểu rằng nó đề cập đến những thay đổi trong bộ gen của vi rút và những thay đổi này đối với cấu trúc axit amin mà nó mã hóa.
“501” có nghĩa là sự thay đổi xảy ra đối với axit amin thứ 501 trong chuỗi 1.273 axit amin tạo thành cái gai. Thứ tự và thành phần của các axit amin này được quy định bởi trình tự bộ gen tương ứng, do đó “501” đề cập đến cả vị trí trên bộ gen và vị trí trên chuỗi axit amin.
“N” là ký tự viết tắt của asparagine, “Y” là tyrosine. Vì các axit amin khác nhau có tính chất hóa học hơi khác nhau, sự hoán đổi này có tác động đến cấu trúc của protein gai. Kết quả là, cách điện tích được phân phối trên gai thay đổi. Điều này làm thay đổi hình dạng của protein một chút khi các vùng mang điện tích dương thu hút các vùng mang điện tích âm. Do những hoạt động này, N501Y cho phép một phần quan trọng của gai xoắn lại khoảng 20 độđể kết nối tốt hơn với thụ thể ACE2. Sự liên kết tốt hơn xảy ra do đó bất kỳ bản sao nào của biến thể xâm nhập vào cơ thể đều có nhiều khả năng tìm thấy mục tiêu và bắt đầu tái tạo. Điều này làm tăng khả năng lây truyền. Các đột biến khác xảy ra theo cách tương tự, thay đổi các phần khác nhau của gai theo những cách khác nhau để có thể liên kết hiệu quả hơn với ACE2.
Thay đổi hình dạng gai không phải là cách duy nhất để tăng khả năng lây truyền. Biến thể Delta lần đầu tiên được phát hiện ở Ấn Độ và hiện đang lan truyền trên khắp thế giới, dường như thậm chí còn có khả năng lây truyền mạnh hơn Alpha và các biến thể khác. Vẫn chưa rõ lý do tại sao biến thể này có khả năng lây truyền cao hơn vì các nghiên cứu chi tiết về cấu trúc của gai của biến thể Delta vẫn chưa được hoàn thành.
Nhưng Ravindra Gupta, một nhà virus học phân tử tại Đại học Cambridge, và các đồng nghiệp cho rằng khả năng lây truyền nhanh của Delta một phần là do đột biến tại vị trí 681. Đây là điểm ở trên gai sau khi liên kết với ACE2 thì protein bị tách làm hai. Tiến sĩ Gupta cho biết P681R, được hỗ trợ bởi hai đột biến làm thay đổi hình dạng ở những nơi khác, giúp protein dễ dàng phân chia và xâm nhập vào tế bào. Sự hiện diện của nó cũng có nghĩa là một khi tế bào bắt đầu tạo ra các phần tử, các protein gai của chúng có thể tiếp cận với bề mặt tế bào trước khi bị tách. Điều đó có thể dẫn đến tình trạng các phần tử virus loại bỏ những phần bị kháng thể nhận biết và sẵn sàng gắn vào với bất kỳ tế bào nào gần đó hoặc cũng có thể kích thích các tế bào bị nhiễm trùng tụ lại với những tế bào khác.
Có những đột biến lý thuyết khác làm cho vi rút dễ lây truyền hơn và vẫn chưa xảy ra (có thể sẽ không bao giờ xảy ra, vì chúng có thể liên quan đến những biến đổi của protein đột biến không thể xảy ra được trên thực tế). Những đột biến khác vẫn có thể giúp nó tránh được các kháng thể do hệ thống miễn dịch sản sinh để bảo vệ cơ thể khỏi bị nhiễm trùng — cũng giống như cái gai bị dịch chuyển do đột biến có thể liên kết tốt hơn với ACE2, các đột biến khác cũng có thể làm kháng thể khó bám vào biến thể virus hơn. Biến thể Delta hiện đang thay thế các biến thể khác trên khắp thế giới, tập hợp các đột biến Delta cho phép nó cạnh tranh với những biến thể khác trong môi trường tiến hóa do cơ thể con người tạo ra. Một biến thể khác để có thể cạnh tranh được với Delta sẽ cần những thủ thuật mới.
Nguồn: The Economist