ENGINEERINGNET.BE - De eerste stap van een virale infectie is aanhechting van het virus aan de gastheercel. De eiwitten waarmee virussen binden aan receptoren op het celoppervlak, zijn daarom doelwit van het immuunsysteem.
Zo is ook bij coronavirussen het spike-eiwit, en dan met name het receptorbindingsdomein, een achilleshiel. Antilichamen die aan dit domein binden, inactiveren het virus.
Eerder werd voor beruchte coronavirussen, die SARS, MERS en COVID-19 veroorzaken, gevonden dat zij aan detectie door antilichamen proberen te ontsnappen door het receptorbindingsdomein in het spike-eiwit te verbergen en af en toe te laten zien.
Maar de aanhechting van coronavirussen is nog geraffineerder dan wetenschappers tot nu toe dachten. UUtrecht richtte zich daarom op het spike-eiwit van coronavirus HKU1, dat net als de meeste spike-eiwitten slechts in gesloten toestand was waargenomen, dus met het receptorbindingsdomein verborgen.
HKU1 veroorzaakt met drie andere coronavirussen (OC43, NL63 en 229E) circa 15-30% van de luchtweginfecties per jaar. Eerder onderzoek toonde aan dat infectie door HKU1 afhankelijk is van binding aan een specifiek suikermolecuul dat voorkomt op het celoppervlak, als onderdeel van de suikerketens van zogenoemde glycolipiden die deel uitmaken van de celmembraan.
Binding aan dit suikermolecuul leidt tot grote veranderingen in de structuur van het spike-eiwit, waardoor een eerder verborgen receptorbindingsdomein vrijkomt.
Dit maakt binding mogelijk aan een tweede receptor, wat nodig is voor de fusie tussen de virale envelop en de celmembraan, en het inbrengen van het virale genetische materiaal in de gastheercel.
De onderzoekers maakten voor deze ontdekking gebruik van geavanceerde cryogene elektronen microscopie en computersimulaties. Onderzoeker Matti Pronker van UUtrecht modelleerde elke verandering van de spike en leidde daaruit een stapsgewijze reeks gebeurtenissen af die wordt veroorzaakt door suikerbinding.
Samen met onder meer Martin Frank, computationeel chemicus van Biognos, kon hij een atomistische verklaring geven voor hoe een piepklein suikermolecuul een kettingreactie van structurele veranderingen veroorzaakt in dit macromoleculaire complex.
"Bij onze virologiegroep is onderzoek in volle gang om te begrijpen hoe coronavirussen cellen infecteren", aldus Raoul de Groot van UUtrecht.
"Dit is van belang voor het begrijpen van interacties tussen virus en gastheer, voor het ontwikkelen van vaccins en antivirale middelen en om inzicht te krijgen in hoe coronavirussen van dier op mens worden overgedragen."
