Sự phát triển của 2019-nCoV đang bùng phát ở Vũ Hán và mô hình hóa phân tử protein gai cho thấy nguy cơ lây lan trong cộng đồng người

Bài viết bởi Tiến sĩ Thân Thị Trang Uyên - Chuyên viên Y tế - Tế bào gốc và Tế bào miễn dịch - Phòng dự án sản xuất - Viện Nghiên Cứu Tế Bào Gốc và Công Nghệ Gen Vinmec.

Tình trạng khẩn cấp về sức khỏe cộng đồng hiện nay một phần giống như sự xuất hiện của dịch SARS ở miền nam Trung Quốc vào năm 2002. Cả hai xảy ra vào mùa đông với các trường hợp ban đầu liên quan đến phơi nhiễm với động vật sống được bán ở chợ động vật và cả hai đều gây ra do các coronavirus chưa biết trước đó.

Ủy ban Y tế thành phố Vũ Hán báo cáo các trường hợp viêm phổi cấp đầu tiên tập trung tại thành phố Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc của Trung Quốc vào ngày 30/12/2019. Các trường hợp viêm phổi được tìm thấy có liên quan đến một chợ hải sản và động vật ở Vũ Hán.

Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (CDC) và các cơ quan y tế Trung Quốc sau đó đã xác định và thông báo rằng một loại coronavirus mới gọi là Wuhan CoV (2019-nCoV) đã làm bùng phát viêm phổi ở thành phố này. Tình trạng khẩn cấp về sức khỏe cộng đồng hiện nay một phần giống như sự xuất hiện của dịch SARS ở miền nam Trung Quốc vào năm 2002. Cả hai xảy ra vào mùa đông với các trường hợp đầu tiên đều liên quan đến phơi nhiễm với động vật sống được bán ở chợ động vật và cả hai đều gây ra do các coronavirus chưa biết trước đó.

Trình tự bộ gen của 2019-nCoV được công bố đầu tiên vào ngày 10/1/2020 và sau đó là nhiều công bố bổ sung về trình tự bộ gen của 2019-nCoV. Để hiểu nguồn gốc 2019-nCoV và mối quan hệ di truyền của nó với các loại coronavirus khác, nghiên cứu của nhóm Xintian Xu và cộng sự (công bố ngày 21/1/2020) đã thực hiện phân tích phát sinh chủng loại dựa trên hệ gen coronavirus từ nhiều nguồn khác nhau. Kết quả cho thấy, 2019-nCoV được nhóm vào chi Betacoronavirus trong cây phát sinh chủng loại. Khả năng vật chủ tự nhiên của chúng là dơi và virus SARS/ coronavirus giống SARS (SARS-like coronavirus) có cùng một tổ tiên giống với coronavirus dơi HKU9-1.

Để nghiên cứu 2019-nCoV và sự tương tác của chúng với vật chủ, nhóm nghiên cứu đã xem xét vùng liên kết thụ thể (receptor binding domain – RBD) protein gai (S-protein) của 2019-nCoV thấy có một số bản vá trình tự có tính tương đồng cao với SARS-CoV_Tor2 và HP03-GZ01. Các vị trí 438, 472, 479, 487 và 491 của S-protein SARS-CoV được tìm thấy nằm ở vị trí tiếp xúc thụ thể và được coi là rất quan trọng cho việc SARS-CoV truyền chéo giữa các loài và truyền từ người sang người. Tuy nhiên, chỉ có vị trí Tyr491 còn được bảo tồn trong S-protein của 2019-nCoV, còn lại bốn trong số năm vị trí trọng khác không còn được thấy trong 2019-nCoV.

Để đánh giá nguy cơ truyền 2019-nCoV từ người sang người, nhóm nghiên cứu đã lập mô hình cấu trúc protein S của virus và đánh giá khả năng tương tác của nó với các phân tử ACE2 của tế bào người. Mô hình tính toán của protein S của 2019-nCoV Vũ Hán cho thấy độ lệch căn quân phương (RMSD) của Cα là 1,45 Å trên miền RBD so với cấu trúc protein S của SARS-CoV. Năng lượng tự do liên kết giữa protein S của 2019-nCoV và ACE2 người là -50,6 kcal/mol, trong khi đó giữa S-protein của SARS-CoV và ACE2 người là -78,6 kcal/mol. Do mất các tương tác liên kết hydro do thay thế Arg426 bằng Asn426 trong protein S của 2019-nCoV Vũ Hán, năng lượng tự do liên kết cho protein S 2019-nCoV của Vũ Hán tăng 28 kcal/mol khi so sánh với protein S của SARS-CoV. Kết quả này chỉ ra rằng miền RBD của protein S trên 2019-nCoV Vũ Hán hỗ trợ tương tác mạnh mẽ với các phân tử ACE2 người. Do đó, 2019-nCoV Vũ Hán có nguy cơ lây lan đáng kể trong cộng đồng thông qua sự liên kết S-protein 2019-nCoV với ACE2 trên bề mặt tế bào người.

Tài liệu tham khảo:

Xintian Xu, Ping Chen, Jingfang Wang, Jiannan Feng, Hui Zhou, Xuan Li, Wu Zhong & Pei Hao. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. Science China, Life Sciences, Jan 2020.