Kovid-19 akciğerlere nasıl zarar veriyor?

Yeni bir çalışma, insan proteini ile viral zarf proteini arasındaki etkileşimi inceledi.

Virüsün akciğer proteini ile etkileşimi (Shutterstock)

Yeni tip koronavirüs (Kovid-19), hastanın durumu iyileşmediği takdirde daha fazla ağırlaşınca akciğerlerde ne tür bir hasara yol açar ve akciğerlerden kaçarak diğer organlara nasıl bulaşabilir? Nature Communications dergisinin son sayısında yayımlanan bir araştırma bu soruya ayrıntılı bir şekilde ele alıyor. Araştırma, biri koronavirüs yüzeyinde bulunan zarf proteini, diğeri ise akciğerlerin tabakasını korumak gibi temel bir işlevi olan insan proteini olan iki protein arasında meydana gelen etkileşimin ilk ayrıntılı modelini sunuyor. Ayrıca bu etkileşimin nasıl geniş akciğer hasarına ve akciğerlerden diğer organlara nasıl geçtiğini açıklıyor.
Araştırmadaki bu etkileşim modeli, ABD Enerji Bakanlığı'nın Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'na bağlı olan ve New York Eyaleti'nden sağlanan fonla inşa edilen yeni araştırma tesisi Biyomoleküler Yapı Merkezi’ndeki yeni elektron mikroskoplarından biri kullanılarak atomik düzeyde uygulandı.
Aaştırmanın başyazarı, Brookhaven Laboratuvarı'ndan Sentetik Biyoloji Uzmanı Kun Liu,  8 Haziran'da laboratuvarın internet sitesinde yayınlanan bir raporda şunları kaydetti:
"Protein etkileşimlerinin atomik seviyesinin ayrıntılarını elde ederek, hasarın neden meydana geldiğini açıklayabilir ve bu etkileşimleri önleyen inhibitörleri araştırabiliriz. İnhibitörleri bulabilirsek virüsün bu derece zarar vermesini önleyebiliriz. Bu da sağlığı kötü olan insanlara bağışıklık sistemlerinin virüs ile başarıyla savaşması için çok daha iyi bir şans verebilir.”
Çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Biyomoleküler Yapı Merkezi Direktörü Dr. Sean McSweeney, atomik düzeyde etkileşimi izlemenin önemine ilişkin yaptığı açıklamada, merkezin Kovid-19’a karşı mücadelede önemi nedeniyle planlanan tarihten önce, geçen yaz açıldığını belirterek, "Kovid-19"a dahil olan proteinlerin detaylarının deşifre edilmesinde mevcut görüntüleme teknikleri önemli rol oynuyor” dedi.
Çalışmanın diğer yazarlarından merkezin Bilimsel Operasyonlar Direktörü Dr. Liguo Wang ise, “Tesiste bulunan kriyo-elektron mikroskobu (kriyo-EM), vücuttaki viral membran proteinlerini ve dinamik protein komplekslerini incelemek için özellikle faydalı. Bu tekniği kullanarak 3 boyutlu bir harita oluşturduk. Böylece protein bileşenlerinin nasıl bir araya geldiğini görebiliyoruz” ifadelerini kullandı.
Araştırma ekibi, virüsün ünlü spike proteini ile birlikte virüsün dış zarında bulunan zarf proteininin, enfekte olmuş hücreler içinde yeni virüs parçacıklarının bir araya gelmesine yardımcı olduğunu ve bu durumun önceki yıllarda yayınlanan çalışmalarla tutarlı olduğunu buldu. Ayrıca bu proteinlerin virüs bulaşmasını kolaylaştırmak için insan proteinlerini ele geçirmede önemli bir rol oynadığına işaret ettiler.
Bilim insanları, viral zarf proteininin bunu insan hücreleri arasındaki iletken proteinlere bağlanarak, onları normal akciğer hücreleri arasındaki bağlantıları sıkıca kapalı tutma işlevinden uzaklaştırarak yaptığını düşünüyorlar. Akciğer hücresi bağlantıları bozulduğunda, bağışıklık hücreleri onarmaya çalışmak için içeri girerek sitokin adı verilen küçük proteinleri serbest bırakıp hasarı önlemeye çalışıyor. Bu bağışıklık tepkisi, sitokin fırtınasına neden olan büyük bir iltihaplanmaya ve ardından akut solunum yetmezliğine neden olarak durumu daha da kötüleştirebiliyor.
Ayrıca hasar, hücre sinyalizasyonunu (hücre iletişimi) zayıflattığından virüslerin akciğerlerden kaçmasını ve kan dolaşımı yoluyla karaciğer, böbrekler ve kan damarları dahil olmak üzere diğer organları enfekte etmesini kolaylaştırıyor. Liu konuya ilişkin açıklamasında şu ifadeleri kullandı:
"Bu senaryoya göre daha fazla virüs ve daha fazla virüs zarf proteini olan hastalarda daha çok zarar meydana gelecek. Bu da bir kısır döngü haline geliyor. Çünkü daha fazla virüs daha fazla zarf proteini üretmek demek. Bu proteinlerde hücre bağlantılarını etkileyerek daha fazla zarara ve yayılıma neden oluyor. Buna ek olarak, akciğer hücrelerinin sertleşmesi gibi mevcut herhangi bir hasara sahip olan Kovid-19 hastalarının bu etkiden kurtulmasını zorlaştırması muhtemel. Bu etkileşimin ayrıntılarının atomik düzeyde anlamak amacıyla incelenmesi, etkileşimin nasıl kesintiye uğratılacağını ve bu aşırı etkilerin nasıl azaltılacağını veya önleneceğini bilmeye yardımcı olacaktır.”