SARS-CoV-2 Yapısal-Fonksiyonel Özellikleri ve Yapılan Son İncelemeler

Genel Bakış ve Son Çalışmalar

Çin’in Wuhan kentinden yayılan COVID-19 RNA virüsünün dünyada yarattığı etki gün geçtikçe artmaktadır. Totalde 2 milyon 100 bin kişide tespit edilmiş olup 140 bin ölüm mevcuttur. İyileşenlerin sayısı yaklaşık 530 bin olsa da bu iyileşenler hastalığa tekrar yakalanabilmektedir. Tüm dünyaya yayıldığı için hakkında araştırma yapılıp bilgi toplanması kolay olmuştur. Bu virüsle aynı cinste olan SARS-CoV ise COVID-19 kadar yayılım göstermese de aralarındaki ilişki sebebiyle çok benzer özellikler taşımaktadırlar. 2003’te genel anlamda Uzak Doğu ülkelerinde görülen SARS-CoV-1, bugünkü COVID-19’u açığa çıkardığı için yeni koronavirüsün diğer adı SARS-CoV-2 olmuştur. 55 ülkede tespit edilen SARS-CoV’dan filogenetik bilgiler yeterli ölçüde alınabilirse COVID-19’un kaynağı, evrimi ve yayılımı hakkında daha fazla bilgi edinilebilir. Bunun için bulunan her SARS-CoV-1 üzerinde dizileme (sekanslama) uygulanmaktadır. Bu  yöntemle mutasyona uğramış koronavirüsler de tespit edilmektedir. Ayrıca sekans analizleri sonucu elde edilen verilerin, dünyadaki hangi çalışmada olursa olsun, GenBank ve GISAID gibi platformlarda paylaşılması gereklidir.

Şu ana kadar SARS-CoV ve COVID-19 arasında birçok benzerlik bulunmuştur. Bunlar arasında sıcağa dayanıksız protein zarfı, RNA genetik materyali, ikisinin de zatüreye sebep olması ve yarasadan gelmeleri yer alır. RNA virüsleri DNA virüslerine göre, tek zincirli oldukları için daha çok mutasyona uğramaktadır. Ayda yaklaşık 2 kere mutasyona uğramaktadır. Fakat 29 bin baz içerisinde yaklaşık birkaç on tanesinde mutasyon gerçekleşmektedir. Ayrıca bir kişinin COVID-19’la enfekte olup olmadığını anlamak için SARS-CoV-1 genetiğinden yararlanılmaktadır. Örneğin bazı kişiler SARS-CoV-2 ile enfekteyse, bu demektir ki bu kişiler kısa zaman önce büyük ihtimalle bu virüsün genetik anlamda çok benzer olduğu virüsün lokalize olduğu bölgede aynı ortamda bulunmuş ya da bu bölgede yaşayan enfekte bir birey onlara bulaştırmıştır. Yani biri Alman biri Hollandalı iki birey İran’da karşılaşmışsa, bu kişilerin ikisinin de İran’da aynı anda bulunduğu ortaya çıkarılabilmektedir. Aynı şekilde İranlı bir vatandaşın yurt dışına çıkıp onları enfekte etmesi de mümkündür. Bu gibi ayrıntılar için SARS-CoV-1 önem taşır. Epideminin ABD’de nasıl yayıldığı bu şekilde ortaya çıkabilmektedir ancak Washington’da Ocak 2020’den beri SARS-CoV-2, gözlem aparatlarında kolay ayırt edilememektedir.

SARS-CoV-2, ABD’de ilk önce New York’ta tespit edilmiş olup belirtilen yöntemler doğrultusunda bu virüsün buraya Avrupa’dan geldiği görülmüştür ve buradan kıtaya yayılmıştır. İngilizlerin katıldığı bir çalışmada bu virüsün dışarıda değil, insan vücudunda evrim geçirdiği öne sürülmüştür. Stanford Üniversitesi’ndeki bir çalışmada da bu mutasyonların virüsün yayılımı hakkında bilgi taşıyabileceği öne sürülmüştür.

Yeni koronavirüslerin ilk kez tam genomu ortaya çıkarılırken illumina, nanopore ve sanger sekanslama yöntemleri uygulanmıştır. Bu şekilde COVID-19’ların üç tane suşu belirlenmiştir. Bunların ve betakoronavirüslerin (SARS/MERS/COVID-19) SARS benzeri Bat-SL-CoVZC45 ile yakından ilişkili olduğu bulunmuştur. Bu virüs yarasada bulunmaktadır. COVID-19’dan sorumlu bu virüs betakoronavirüs içinde sarbekovirüs altcinsine aittir.

Endemik salgına sebep olan koronavirüsler bulunmaktadır. Bunlar  HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-HKU1 ve HCoV-OC43’tür. İlk ikisi alfakoronavirüs ve diğer ikisi betakoronavirüstür. Bunların hiçbirine karşı aşı ve terapi geliştirilememiştir.

SARS-CoV-2 Fonksiyonel ve Yapısal Özellikleri

SARS-CoV-2 alt solunum yollarını etkilemektedir ve buradaki ACE2 reseptörlerine bağlanmaktadır. Yani virüs anjiyotensin metabolizmasının analoğudur. Anjiyotensinin içinde bulunduğu reaksiyonlar zinciri, aldosteronla birlikte vücut sıvı hacmini düzenler. Vücut susuz kaldığında suyun dışarı atılmasını önler. Dolayısıyla SARS-CoV-2 fazla su atımına sebep olur. Bu yüzden COVID-19 enfekte bireylerin normalden çok daha fazla su içmesi gerekir. Bu aynı zamanda virüsün vücuttan atımını kolaylaştırır. Bu virüs ve SARS-CoV-1 benzer bir afiniteyle ACE2 reseptörlerine bağlanır. Fakat SARS koronavirüsünün poliklonal antikorları COVID-19’un hücrelere girmesini engeller. Bu durumda iki virüsün de vücudunda bulunduğu birinin SARS-CoV-1 enfekte olması beklenir. SARS-CoV-2’nin kendi transmembran diken (S) glikoproteinleri iki farklı konformasyonda bulunur. Bunlar prefüzyon ve füzyon konformasyondur, virüs yüzeyinden çıkıntı yapan ve homotrimer oluşturan glikoproteinlerin bağlanmadan önceki ve sonraki durumlarını ifade ederler. Bu glikoproteinlerin alt birimleri  S1 ve S2’dir. S1 konak hücre reseptörüne bağlanmayı sağlarken S2 de konak hücre ve viral membranların birleşmesini sağlar. Distal S1 alt birimi, membrana bağlı S2’yi stabilize eder. Fakat bütün koronavirüslerde S alt birimi, konak hücrenin proteazları tarafından S2’ bölgesinden bölünmeye uğrar. Ancak bu virüsün hücreyle geri dönüşümsüz bir konformasyon değişimiyle birleşimine sebep olur.

Her koronavirüs hücrelere S1 alt biriminin farklı bölgelerinden bağlanır. Örneğin OC43 ve HKU1 endemik koronavirüsleri hücrenin 5-N-asetil-9-sialosidlerine S^A bölgesinden bağlanır. MERS-CoV’un S bölgesi ise asetil içermeyen sialosidlere bağlanır, bu da S^B bölgesinin dipeptidil peptidaz 4 giriş reseptörüne bağlanmasını sağlar.  SARS-CoV, hücrenin içine girebilmek için S^B bölgeleriyle anjiyotensin dönüştürücü enzim 2 ile etkileşime girer. Ayrıca bu S bölgeleri aşı ve terapilerde nötralizasyon antikorları için hedef noktasıdır. Uygun konformasyonu ve konak hücre proteazlarının etkileşime girmesini ayarlamak için S proteini N-bağlı glikanlarla donanmıştır. SARS-CoV ve MERS-CoV ile enfekte bir B hafıza hücresinden nötralizasyon Abs’leri (nötralizasyon antikorları) salgılanır. Bu da S^B bölgesinin bağlanmasında kompetitif inhibisyon için bilgi alınmasını sağlar.

Değerlendirme

COVID-19 hakkında her geçen gün yeni çalışmalar yapılmakta ve yeni bilgiler toplanmaktadır. Bilim insanlarının virüsle ilgili bu yeni bilgileri alması ve kullanması, virüsü yenebilmek için çok önemlidir. Son çalışmalarda görülmüştür ki, henüz aşı geliştirilmemiş olsa da, virüsün yayılımını engellemek mümkündür ancak önlemlerin hepsi alınırsa bu söz konusudur. Aksi taktirde iyileşenler tekrar hasta olabilmektedir. Bilim insanları SARS-CoV-2 hakkında ileride daha çok işe yarar bilgi toplamayı umuyorlar.

Referanslar

1. Walls, Alexandra C. . “Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein”. Cell 181:2 (2020): 281-292. ScienceDirect. 17.04.2020.
2. Anderson, Andrea. “SARS-CoV-2 Genomes Let Researchers Retrace Viral Spread, Mitigation Effects”. GenomeWeb. Web. 13.04.2020. 16.04.2020.
3. “COVID-19 Dashboard by the Center for Systems Science and Engineering (CSSE) at Johns Hopkins University (JHU)”. 16.04.2020. https://gisanddata.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/bda7594740fd40299423467b48e9ecf6
4. Sade, Gizem. “Güney Kore’de İyileşen 91 Covid-19 Hastasının Test Sonucu Yeniden Pozitif Çıktı”. Euronews. https://tr.euronews.com/2020/04/10/guney-kore-de-iyilesen-91-covid-19-hastas-n-n-test-sonucu-yeniden-pozitif-c-kt, 10.04.2020. 17.04.2020.
5. “COVID-19 (SARS-Cov-2 Enfeksiyonu) Rehberi”. T.C. Sağlık Bakanlığı Halk Sağlığı Genel Müdürlüğü. 5-7. 25.03.2020. 17.04.2020.

Görsel Kaynakları

1. Fotomay/Shutterstock
2. Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock, ID: 1643947495