گمانه‌زنی‌های اخیر نشان می‌دهد که گیرنده‌های استیل کولین نیکوتین (AChRs) ممکن است به عنوان گیرنده‌های اضافی برای سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) برای سلول‌های میزبان – که به عنوان “فرضیه نیکوتین” نیز شناخته می‌شود، عمل کنند.
مطالعه: یک آزمایش تجربی از فرضیه نیکوتین COVID-19. اعتبار تصویر: Nhemz/Shutterstock
علاوه بر این، اتصال در محلی اتفاق می‌افتد که روی مکان‌های اتصال دهنده عصبی («اورتوستریک») همپوشانی دارد – به طوری که محل اتصال پروتئین اسپایک با نوروتوکسین‌ها و لیگاندهای کولینرژیک مولکول کوچک به صورت رقابتی منطبق می‌شود.
مطالعه
بیماری همه گیر جهانی کروناویروس 2019 (COVID-19) که پس از عفونت SARS-CoV-2 ایجاد شد تا به امروز بیش از 6.5 میلیون نفر را گرفته است و همچنان میلیاردها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است. ثابت شده است که عواقب بیماری عفونی برای بسیاری ناتوان کننده است – با علائم طولانی مدت پس از حاد – که به عنوان طولانی مدت کووید نیز شناخته می شود.
در نهایت، دامنه S1 برای تأثیر آن بر عملکرد کانال مورد آزمایش قرار گرفت. برای این کار، الکتروفیزیولوژی پچ گیره برای کل سلول استفاده شد. دامنه S1 در غلظت نزدیک به 20 نانومولار نمی تواند جریان هایی را از سلول های HEK-293 که a7-AChR را بیان می کنند، ایجاد کند. علاوه بر این، استفاده همزمان از ACh یا شش ساعت حمام کردن سلول‌ها قبل از استفاده از ACh، S1 در همان غلظت، به وضوح جریان‌هایی را ایجاد نمی‌کند که توسط 100 میلی‌مولار ACH فعال می‌شوند.
نتیجه
شناسایی کامل گیرنده های غشایی که ویروس قبل از ایجاد عفونت به آنها متصل می شود دشوار است. یافته‌ها نشان می‌دهد که بعید است که پروتئین SARS-CoV-2-spike به طور متناوب به مکان‌های ارتوستریک میزبان AChRs متصل شود – بنابراین، “فرضیه نیکوتینی” را رد می‌کند.
علیرغم تحقیقات گسترده در مورد علائم COVID-19 و پاتوفیزیولوژی عفونت، درک روشنی از مکانیسم های منجر به ایجاد علائم پس از حاد وجود ندارد.
علاوه بر این، یک نوع بدون شکاف از اکتودومین S1-S2 مورد آزمایش قرار گرفت. جهش ها (از جمله R685S و R682S) در دهانه Y674-R685 معرفی شدند. اکتودومین نیز نتوانست از پس رقابت برآید [125I]-a-BgTx به اندازه کافی در غلظت 375 نانومتر.
میل ترکیبی Y674-R685 و S375-L390 برای a7-AChR قابل تشخیص نیست زیرا نمی توانند به اندازه کافی مطابقت داشته باشند. کل دامنه S1 (Gln-14 تا Arg-685) حاوی هر دو پپتید Y674-R685 و S375-L390 مورد آزمایش قرار گرفت که نتیجه مشابهی داشت. با این حال [125I]-a-BgTx-گیرنده اتصال به طور قابل توجهی توسط دامنه S1 ~1.2-μM outcompeted بود.
یک مطالعه جدید منتشر شده در فیزیولوژی PNAS تایید کرد که پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 به مکان‌های ارتوستریک AChR انسانی متصل نمی‌شود و با ACh، کولین یا نیکوتین رقابت نمی‌کند.
زمینه
با درک کمی نتیجه، غلظت اکتودومین جهش یافته S1-S2 نیمی از ACE2 را در حدود 1.7 نانومتر اشباع می کند. لیگاند با چنین میل ترکیبی قوی برای a7-AChR تقریباً نیمی از محدود را جابجا می کند [125I]-a-BgTx در حداقل غلظت تقریباً 3.4 نانومتر.
هر دو α-BgTx و لیگاندهای مولکول کوچک به طور کامل رقابت کردند [125I]-a-BgTx، صرف نظر از تعادل شیمیایی نزدیک به دوره جوجه کشی. بنابراین، اتصال پروتئین سنبله خاص توالی به دلیل میل بسیار کم آن برای a7-AChR قابل تشخیص نیست.
در سراسر هر منحنی، غلظت نامحدود [125I]-a-BgTx تقریباً 1 نانومتر بود. هنگامی که غلظت پپتید S375-L390 به صدها میکرومول افزایش یافت، از رقابت خارج شد. [125I]-a-BgTx. علاوه بر این، مشخص شد که a-BgTx به همان اندازه موثر رقابت می کند [125I]-a-BgTx در دمای انکوباسیون 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت.
غلظت سم نشاندار نشده نیمی از پیوند را جابجا کرد [125I]-a-BgTx تقریباً 2.30 نانومتر بود. ضریب هیل حدود 1.25 بود – که از مقدار مورد انتظار از یک آگونیست معکوس معنی‌دارتر بود. استنباط شد که انکوباسیون در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت برای تشخیص اتصال پپتیدها به گیرنده استیل کولین نیکوتین انسانی (a7-AChR) کافی است. علاوه بر این، a7-AChR همچنین تا حدی به Y674 – R685 متصل می‌شود، اگرچه اتصال به دنباله خاص نبود.
a7-AChR تمام طول انسانی بیان شده در سلول های HEK-293 در غلظت خاصی از انکوبه شد. [125I]- a-BgTx و غلظت متغیر لیگاند رقیب بدون برچسب با چرخش ثابت – برای 24 یا 48 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد.
نتایج
فرض بر این است که سه آرژنین موجود در Y674-R685 و دو لیزین موجود در S375-L390 می‌توانند مسئول جابجایی باند باشند. [125I]-a-BgTx در بالاترین غلظت از چهار پپتید. در همین حال، [125I]-a-BgTx اتصال به a7-AChR (یک دوم) با غلظت کم تترمتیل آمونیوم (TMA) تکمیل شد.
به تازگی، دانشمندان یک “فرضیه نیکوتین” را برای کشف و توضیح این مکانیسم ها ارائه کرده اند. حدس زده می شود که AChR ها به عنوان یک گیرنده جایگزین، ثانویه به گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 (ACE2)، برای اتصال پروتئین SARS-CoV-2-spike به سلول های میزبان عمل می کنند.
این مطالعه تجربی “فرضیه نیکوتین” اتصال SARS-CoV-2 به سلول های میزبان را تجزیه و تحلیل کرد.
این یافته‌ها نشان داد که لیزین‌های پروتونه‌شده و آرژنین‌ها میل ترکیبی با a7-AChR دارند و بدون توجه به توالی پپتیدی، اثرات آگونیستی از خود نشان می‌دهند.
این مطالعه از یک رویکرد تعادلی از روش لیگاند رقابتی برای آزمایش فرضیه نیکوتین استفاده کرد. AChRهای بیان شده در سطوح سلولی مورد استفاده قرار گرفتند و به صورت هترولوگ بر روی سلول های HEK-293 بیان شدند.
در حالی که کشش اسید آمینه S375-L390 در نوع دلتا (B.1.617.2) ثابت می ماند و تغییر کمی در نوع Omicron (B.1.1.529) نشان می دهد. در هر دو نوع نگرانی (VOCs)، تغییری در کشش Y674-R685 وجود دارد. دو VOC با وجود جهش‌ها بسیار عفونی باقی می‌مانند.
