Вирус гепатита B (HBV) передается через кровь или другие биологические жидкости, ежегодно заражая 1,2 миллиона человек по данным Всемирной организации здравоохранения. Несмотря на это, среди всех животных HBV способен инфицировать лишь ограниченное количество видов, включая человека и шимпанзе. При этом некоторые близкородственные виды, например, узконосые обезьяны, остаются устойчивыми к этому вирусу.
Причины естественной устойчивости большинства приматов к вирусу долгое время оставались загадкой. Новое исследование позволяет пролить свет на этот феномен. Ученые из нескольких ведущих японских университетов под руководством профессора Коичи Ваташи из Токийского университета науки использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы изучить структуру клеточного рецептора NTCP (натрий-таурохолатный ко-транспортный полипептид), находящегося в клетках печени макак.
Рецептор NTCP играет ключевую роль в заражении клеток вирусом гепатита B. Вирус связывается с рецептором через участок preS1 на своей поверхностной оболочке. Однако в случае макак этот механизм не работает. Как объясняет профессор Ваташи, структура NTCP у человека и макак отличается: закреплению preS1 препятствуют стерическое препятствие в рецепторе макак и нестабильность в зоне связывания.
Ученые обнаружили, что различия в аминокислотах в составе рецептора критически влияют на его способность связываться с вирусом. Рецепторы человека и макак имеют 96% сходства в аминокислотной последовательности, различия есть всего в 14 участках и они являются решающими. Одним из ключевых факторов является аргинин в позиции 158 у макак, который имеет объемную боковую цепь, не позволяющую preS1 проникнуть в NTCP. У человека в этой позиции находится глицин с меньшей боковой цепью, что делает заражение возможным.
Дополнительно исследователи отметили аминокислоту в позиции 86, которая играет важную роль в стабилизации взаимодействия NTCP с вирусом. У видов, устойчивых к HBV, в этой позиции находится аспарагин, тогда как у восприимчивых — лизин с более крупной боковой цепью. Это различие также вносит вклад в естественную защиту приматов от вируса.
Еще одной интересной находкой стало наблюдение конкуренции между связями вируса и желчных кислот с рецептором NTCP. Длинноцепочечные структуры желчных кислот препятствуют связыванию preS1, оказывая антивирусное действие. Этот механизм может стать основой для разработки новых препаратов на основе желчных кислот, способных блокировать проникновение вируса в клетки.
Профессор Ваташи отмечает, что эволюция макак, вероятно, шла в направлении приобретения устойчивости к вирусу гепатита B без ущерба для функций транспортировки желчных кислот. Филогенетический анализ подтвердил наличие сильного эволюционного давления на определенные аминокислотные позиции, связанного с защитой от HBV.
Открытия японских специалистов не только углубляют наше понимание природы вирусов и их взаимодействия с клетками, но и открывают новые перспективы в лечении и профилактике гепатита B. Более того, их результаты могут быть применимы для анализа других вирусов, таких как SARS-CoV-2, и оценки их способности преодолевать межвидовые барьеры.
Это исследование подчеркивает важность междисциплинарного подхода к изучению вирусных инфекций: он не только помогает понять механизмы заболеваний, но и закладывает основу для предотвращения будущих пандемий.
Ранее вышел отчет властей США, согласно которому коронавирус создали в лаборатории.