SARS-CoV-2における突然変異の位置とそれが関係する事象のパターン化

University of Florida College of Medicine, Gainesville, FL, USAのグループは、SARS-CoV-2における突然変異の位置とそれが関係する事象についてパターン化しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8606318/

RBDにおける変異
RBD変異(K417 N、L452R、E484Kなど)は、中和抗体結合に影響を与える可能性があります。 例えば、N501YというRBDの変異は、宿主受容体ACE2に対するSpikeタンパク質の親和性を高めることが分かっています。Spikeタンパク質のS1 NTDおよびRBDで獲得されたこれらのウイルスに有利な変異は、宿主受容体や補助受容体の結合を強化する可能性があります。

NTDにおける変異
何故RBDの変異が(中和抗体と宿主細胞のACE2結合を変化させることにより)ウイルスの適応度を変える可能性があるのかについては理由は明らかなのですが、何故ウイルスにとって有利な変異がNTDに出現しているのかについては、その理由は明らかではありません。SARS-CoV-2においては、NTDを含むSpikeタンパク質上の複数のエピトープに結合する中和抗体ができることから、NTDがウイルスの感染適合性に関連する重要であるが未知の機能(補助受容体結合など)に関与している可能性が非常に高いと考えられます。

Spikeタンパク質三量体間の接触部における変異
A570D、D614G、A701V、D950 N、およびS982Aは、Spikeタンパク質三量体間の接触部に存在します。スパイク三量体界面での置換は、分子間結合親和性を低下させる可能性があり、これら部位に発生した変異は、Spikeタンパク質の切断、構造の再配列、宿主細胞膜との融合メカニズムなど、動的なウイルスプロセスを強化する方法でSpikeタンパク質を不安定化させる可能性があります。

furin cleavage siteにおける変異
Spikeタンパク質の681位の変異は、感染力の高いアルファおよびデルタ変異株に見られますが、感染性の低い変異体であるベータおよびガンマには見られません。681位は、RRARプロタンパク質転換モチーフ(フューリン切断部位)に隣接して位置しています。エンドソームのS1/S2切断は酸性下の環境で発生するため、感染力の高い変異体(アルファのヒスチジン、デルタのアルギニン)の681位にある正に帯電したアミノ酸は、Spikeタンパク質の切断速度とそれに続く膜融合メカニズムに影響を与える可能性があります。