Другий есей про коронавірус від автора університетського підручника з вірусології Сергія Шамрая

А ми продовжуємо боротися з мракобіссям та невіглаством доступними для нас засобами. До Вашої уваги – другий есей доцента Сергія Шамрая про те, що всіх цікавить, але на чому мало хто розуміється. Першу частину читайте тут. Якщо ж Ви бажаєте набути комплексного уявлення про сучасну вірусологію – завантажуйте підручник Сергія Шамрая “Вірусологія” на нашому сайті!

Перший коронавірус у людини (HCoV-229E) був виявлений у 1965 році як збудник ГРЗ. Коронавіруси не привертали особливої уваги вірусологів і епідеміологів до 2002 року, до появи збудника атипової пневмонії SARS-CoV. Наразі відомо сім коронавірусів, які інфікують наш вид. Усі вони належать до роду бетакороновірус – одного з чотирьох родів підродини ортокоронавірусів у родині коронавірусів. До речі, вірусологи не надто заморочуються пошуком цікавих назв, і інші три роди звуться просто альфакоронавірус, дельтакоронавірус і гаммакоронавірус.

Усі сім коронавірусів, які вражають людей, мають походження від кажанів або гризунів, як показано на першому малюнку нижче.

Спалахи бетакоронавірусів у людини завжди включали попереднє потрапляння до тварин, інших ніж кажани. SARS-CoV та MERS-CoV передавались безпосередньо людям від вівер та верблюдів-дромадерів відповідно, SARS-CoV-2 ми отримали від панґолінів. На малюнку як HCoV зазначені різні коронавіруси людини (Human coronavirus), які повсюдно поширені і викликають сезонні застуди або більш-менш важкі ураження дихальних шляхів. На малюнку також показаний SADS‐CoV – вірус важкої діареї свиней (swine acute diarrhoea syndrome coronavirus), який у 2016 році викликав спалах фатальної хвороби свиней на фермах у Китаї, провінції Guangdong. Про те, що цей вірус інфікував людей, я ніякої інформації не знайшов.

Треба зазначити, що нам є чим пишатися. Коронавіруси – це на якесь там абищо. Вони мають найбільший геном серед усіх РНК-геномних вірусів, до 33 тисяч нуклеотидів одноланцюгової позитивно смислової РНК ((+)РНК). А наш улюблений SARS-CoV-2 має геном трішки менше ніж 30 тисяч нуклеотидів. Вірогідно, близько 33 тисяч нуклеотидів є граничним розміром РНК-геномів, які дозволяє матінка-природа для біологічних об’єктів (ДНК-геноми вірусів можуть мати до 1,9 млн пар нуклеотидів). Більші РНК-геноми мабуть будуть занадто нестабільними. Я не маю сумніву, що кожен біолог знає, чому геном РНК не може бути дуже великим, і чому віруси з РНК-геномами еволюціонують набагато швидше, аніж віруси з ДНК-геномами.

Цікавим питанням, яке стосується власне SARS-CoV-2, є таке: чи інфікує він домашніх тварин, і якщо інфікує, то яких саме. Наразі відомо, що цей вірус неясним шляхом може інфікувати котів і тхорів, але майже не заражає собак, свиней, курей та качок. Мені не трапилися експериментальні дані щодо хом’яків і морських свинок. Чому саме так, достеменно невідомо, але у зоопарку Нью-Йорка доглядач примудрився заразити навіть тигра.

Загалом для котів давно відомі коронавірусні хвороби, інколи з дуже важкими наслідками. Але котів заражають альфакоронавіруси, а нас, як ми знаємо, бетакоронавіруси. Яким чином бетакоронавірус SARS-CoV-2 заражає котів, повторюся, залишається загадкою. Якщо комусь цікаво прочитати оригінальну статтю про зараження тварин, ось вона.

І остання цікавинка. Спеціалістам не дає спокою різниця в кількості летальних наслідків зараження SARS-CoV-2 у різних країнах. В одному з досліджень були проаналізовані послідовності генів людини, які кодують рецептор АСЕ2. Нагадаю, що саме до цього рецептора прикріплюється білок виростів віріонів вірусу (білок S) для подальшого потрапляння в клітину людини. Додам маленьку подробицю, бо не все так просто. Після прикріплення, ще до потрапляння вірусної частки в клітину, рецептор АСЕ2 розрізається сериновою протеазою клітини хазяїна TMPRSS2, яка також розташована у мембрані. Це розрізання активує білок S таким чином, що він ініціює злиття ліпопротеїнової оболонки вірусу і мембрани клітини хазяїна, що і дозволяє нуклеокапсиду вірусу потрапити в цитозоль. І прикріплення, і розрізання критично важливі для успішного інфікування клітини. Так от, аналіз 7000 зразків генів, що кодують АСЕ2, у італійців виявив потенційні варіанти, які впливають на зв’язування, розщеплення і стабілізацію білків. Таким чином, генетичний фон може впливати на спостережувану клінічну мінливість. Також можливо оцінювати персональний ризик інфікування, що відкриває шлях до персоналізованих профілактичних заходів та терапевтичних варіантів. Кому цікава ця робота, вона ось тут.

Сергій Шамрай – есей про коронавірус

У часи, коли інформаційний простір заповнено по самі вінця фейками, додумуваннями, хворобливими фантазіями “експертів з вірусології та епідеміології” (котрі ще вчора були експертами у політиці, міжнародних взаєминах та макроекономіці), суспільство потребує голосу здорового глузду. До Вашої уваги – текст автора найсвіжішого в Україні університетського підручника з вірусології, доцента нашої кафедри Сергія Шамрая.

У режимі самоізоляції-самоконсервації-самоліквідації зробив таке невеличке загально вірусологічне «есе» про коронавірус.

Спочатку хотів пісню написати, але нот не знаю. Тому пропоную це, можливо комусь цікаво. Переглядати тільки у віці після 18 років біологам, які хоч трохи пам’ятають вірусологію.

Let’s start. Коронавірус SARS-CoV-2 (від англ. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2), спочатку відомий як 2019-nCoV (novel coronavirus 2019) належить до родини коронавірусів (Coronaviridae), підродини ортокоронавірусів (Orthocoronavirinae), роду бетакоронавірусів (Betacoronavirus), підроду сарбековірус (Sarbecovirus). Ці віруси мають геном з одноланцюговою позитивно-сенсовою РНК, віріони вкриті ліпідною оболонкою, плеоморфні і мають характерні вирости на оболонці. Нижче наведені зображення цього зловмисника з камер спостереження і портрет, намальований криміналістами зі слів очевидців.

вірусні частки
реконструкція будови вірусу

Походження і еволюція. Декілька команд швидко встановили генетичну схожість SARS-CoV-2 і бетакоронавірусів підроду Sarbecovirus, який зустрічається на кажанах. Ідентичність послідовності SARS-CoV-2 і пов’язаного з SARS коронавірусу кажанів (SARSr-CoV; RaTG13) з провінції Юньнань, Китай, складає 96,2%. Цікаво, що новий вірус має не дуже велику подібність з коронавірусом атипової пневмонії (пам’ятаєте про такий?) SARS-CoV (близько 79%) і коронавірусом близькосхідного респіраторного синдрому MERS-CoV (близько 50%). Крім цього, критична ділянка гену, якій кодує білок виростів на поверхні віріонів, ідентична відповідній ділянці геному вірусів, виділених з панголінів. Але коли і як саме відбувся перехід вірусу кажан-панголін-людина, залишається невідомим.

Хоча була виявлена лише 4% варіабельність геномних нуклеотидів між SARS-CoV-2 та RaTG13, варіабельність з урахуванням нейтральних замін нуклеотидів складає 17%, що дозволяє припустити, що розбіжність між двома вірусами значно більша ніж раніше оцінювали. Виникнення нових варіацій функціональних ділянок у рецептор-зв’язуючому домені (RBD) виростів, що спостерігається у SARS-CoV-2 та вірусів панголіну SARSr-CoV, ймовірно, викликана мутаціями та природним відбором, крім рекомбінації. Популяційний генетичний аналіз 103 геномів SARS-CoV-2 показав, що ці віруси еволюціонували у два основні типи в залежності від амінокислоти, закодованої в певній ділянці геномів. Ці типи позначені як L (закодований лейцин) та S (закодований серин). Незважаючи на те, що тип L (∼70%) є більш поширеним, ніж тип S (∼30%), S тип виявився попереднім варіантом. Оскільки тип L був більш поширеним на ранніх стадіях спалаху в Ухані, частота типу L зменшувалася після початку січня 2020 року. Втручання людини може чинити більш сильний селективний тиск на тип L, який може бути більш агресивним і поширюватися швидше. З іншого боку, тип S, який еволюційно старіший і менш агресивний, міг би збільшити відносну частоту через відносно слабший селективний тиск.

Реплікація. Рецептором, з яким зв’язується віріон SARS-CoV-2, є ангіотензинперетворюючий фермент 2 (angiotensin-converting enzyme 2, ACE2). Можливо, є додаткові рецептори/корецептори. Цікаво, що цей же рецептор використовує і збудник атипової пневмонії SARS-CoV. Білкові вирости на віріонах обох вірусів мають дуже великий афінітет до ACE2. Надалі відбувається опосередкований рецептором ендоцитоз, злиття мембрани ендосоми і оболонки віріону і всі події, які трапляються з багатьма іншими (+)РНК-геномними вірусами, дивіться на малюнок нижче.Ключовим питанням є те, чому саме легені виявляються найбільш вразливим цільовим органом для вірусів. Однією з причин є те, що велика поверхня легені робить їх дуже чутливими до вірусів, що вдихаються, але є також біологічний фактор. Було продемонстровано, що 83% клітин, що експресують ACE2, є клітинами альвеолярного епітелію II типу (alveolar epithelial type II cells, AECII), що дозволяє припустити, що ці клітини можуть служити воротами для вірусної інвазії. Крім того, показано, що AECII, що експресують АСЕ2, мають високий рівень множинних процесів, які потрібні вірусу для реплікації. Це дозволяє припустити, що саме AECII, що експресують АСЕ2, полегшують реплікацію коронавірусу в легенях.

схема взаємодії вірусу з клітиною

Експресія рецептора АСЕ2 також спостерігається у багатьох не легеневих тканинах, включаючи серце, нирки, ендотелій та кишковик. Важливо, що АСЕ2 сильно експресується на поверхні епітеліальних клітин кишечника, функціонуючи як ко-рецептор для поглинання поживних речовин, зокрема для резорбції амінокислот з їжею. Тому прогнозується, що кишечник також може бути основним місцем потрапляння в організм SARS-CoV-2 і що зараження могло бути ініційовано вживанням їжі з ринку Ухань, передбачуваним місцем спалаху. Чи дійсно SARS-CoV-2 може заразити епітелій кишечника людини, має важливе значення для фекально-оральної передачі та стримування поширення вірусу. Слід зазначити, що згідно з деякими нещодавніми публікаціями, чи людина може отримати SARS-CoV-2, торкаючись поверхонь або предметів, що мають на собі вірус, а потім торкаючись власних слизових оболонок, ще не підтверджено.

Вийшов друком підручник з вірусології доцента кафедри Сергія Шамрая

З радістю інформуємо, що нарешті, після років праці, вийшов друком підручник з Вірусології за авторством доцента кафедри мікології та фітоімунології Каразінського університету Сергія Миколайовича Шамрая та професора кафедри ботаніки Харківського національного педагогічного університету імені Г.С. Сковороди Дмитра Вікторовича Леонтьєва!

Повний текст підручника доступний за посиланням. Вивчайте вірусологію та будьте здорові!

Конференція “Актуальні проблеми ботаніки та екології” – у Каразінськом університеті

6-9 вересня 2019 р. Каразінський університет приймав міжнародну конференцію молодих науковців “Актуальні проблеми ботаніки та екології”. Одна з найдавніших українських конференцій, щороку вона відбувається у новому місці, а організацію беруть на себе молоді науковці Інститу ботаніки імені М.Г. Холодного НАН України спільно з “партнерами на місцях”. Провідним локальним організатором цьогорічної конференції виступив викладач кафедри мікології Олег Прилуцький, тож гості з усієї України та закордону мали нагоду відвідати як сам Університет, так і його славетну Біологічну станцію. Окрім більш як 30 цікавих доповідей за результатами досліджень у галузях мікології, ліхенології, альгології, різноманіття судинних рослин, геоботаніки, лісової екології, фізіології та біохімії рослин, експериментальної мікології та дендрології, учасники конференції отримали змогу почути лекції викладачів нашої кафедри Олександра Акулова та Олега Прилуцького, завідувача кафедри ботаніки ХНПУ Дмитра Леонтьєва,  наукового співробітника Інституту ботаніки НАН Олександра Поліщука, а також взяти участь у майстер-класах з ідентифікації міксоміцетів та із сучасних методів закладання дослідних ділянок для вивчення лучно-степової рослинності. Ну й, звісно, відвідати перлину Українського Лісостепу – Національний парк “Гомільшанські ліси”. Далі – трохи світлин із заходу.

001

DSC_1132

010

DSC_1261

037

166

photo_2019-09-21_12-24-56

photo_2019-09-21_12-24-58

photo_2019-09-21_12-25-05

photo_2019-09-21_12-26-17

202

photo_2019-09-21_12-26-20

photo_2019-09-21_12-28-53

photo_2019-09-21_12-26-34

 

Олег Прилуцький та Ірина Яцюк взяли участь у міжнародній конференції “Temperate and boreal primeval forests in the face of global change”

Початок вересня видався насиченим на наукові події. Викладачі кафедри Олег Прилуцький та Ірина Яцюк відвідали міжнарожну конференцію “Temperate and boreal primeval forests in the face of global change”, що відбулася у Львові 2-4 вересня 2019 р. у Львові. Знаковим у цьому заході було те, що він був спільно організований Львівським лісотехнічним університетом та Швейцарським інститутом досліджень лісу, снігу та ландшафтів (WSL), що давно співпрацюють у дослідженнях букових пралісів Карпат – об’єкта Світової спадщини ЮНЕСКО. Понад 100 учасників зі Швейцарії, Німеччини, США, Канади, Франції, Нідерландів, Австрії, Словенії, Польщі, і (меншість) з України, світовий рівень досліджень та дискусій, англійська як єдина робоча мова – за ці дні у Льовові можна було відчути  пульс світової екологічної науки.

IMG_20190902_133739

 

“GBIF: інструмент публікування відкритих даних з біорізноманіття” – виступ Олег Прилуцького в Інституті зоології НАН України (Київ)

19 березня 2019 року викладач кафедри Олег Прилуцький провів в Інституті зоології НАН України (Київ) лекцію “GBIF: інструмент публікування відкритих даних з біорізноманіття“, метою якої було підвищення рівня обізнаності науковців академічних установ України з можливостями впровадження міжнародних практик з піблікування даних з біологічного різноманіття в Україні. Нижче – відеозапис зустрічі зі слайдами, люб’язно підготований Валерієм Корнєєвим.

54436517_2353142794929607_4300629866782392320_n

Олександр Акулов та студенти кафедри відвідали семінар із захисту рослин

4 березня 2019 року в Харкові, під егідою низки ключових компаній з виробництва засобів захисту росин та агропідприємств відбувся науково-практичний семінар, у роботі якого взяли участь викладач кафедри Олександр Акулов та студенти. Нижче – декілька світлин із заходу.

photo_2019-03-21_10-53-19

photo_2019-03-21_10-53-06

photo_2019-03-21_10-53-10

Олег Прилуцький та Ірина Яцюк взяли участь у навчанні в рамках проекту BioDATA

У лютому 2019 року викладачі кафедри Олег Прилуцький та Ірина Яцюк взяли участь у навчаннях з керування даними з біологічного різноманіття, що проводилися під егідою GBIF (Глобальна ініціатива зі сприяння поширенню інформації з біорізноманіття) та університету Осло (Норвегія), в рамках проекту “BioDATA – biodiversity data management skills for students“.

Завдяки зусиллям мікологів Каразінський Університет офіційно є видавцем даних GBIF від 2017 року. З того часу вичерпні дані про понад 6 тис. зразків з мікологічного гербарію Університету стали доступні світовій науковій спільноті, і наразі робота триває. Сподіваємося, найближчим часом ми зможемо суттєво розширити співпрацю Університету та GBIF.

52598634_343484736263744_3140719136124960768_n

RIO1

Конференція «Наукові дослідження на територіях і об’єктах природно-заповідного фонду (ПЗФ) Харківщини»

4-6 лютого 2019 року викладачі кафедри Ірина Яцюк та Олег Прилуцький взяли участь в організації та проведенні регіональної конференції «Наукові дослідження на територіях і об’єктах природно-заповідного фонду (ПЗФ) Харківщини» у Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна. На конференції були представлені результати досліджень з вивчення природного біотичного та ландшафтного різноманіття природоохоронних територій Харківської області, ведення моніторингу, пропозиції щодо створення нових заповідних територій та збереження існуючих, використання сучасних технологій (геоінформаційні системи, дрони, фотопастки) у природоохоронній діяльності.

Загалом у конференції взяли участь близько 50 учасників з 14 організацій. Дякуємо усім, хто долучився до проведення заходу та запрошуємо до подальшої співпраці!

51567786_2237313843147052_451997096896102400_n 51584473_1442559952546270_3508936436281769984_n DSC_1988

Нова стаття Олександра Акулова щодо ревізії сумчастих грибів

Днями було оприлюднено препринт другої статті з серії “New and Interesting fungi”, ожним з авторів якої є викладач кафедри Олександр Акулов. Ця робота є частиною великого міжнародного проекту, що об’єднав мікологів з різних країн. У цій статті створено 28 нових для науки родів та описано 72 дотепер невідомих науці видів грибів. Зокрема на основі матеріалів з України (з Національного природного парку “Дністровський каньйон”, Карпатського біосферного заповідника, Харківського Лісопарку і Золочівського району Харківщини) описано два нових для науки роди Neomedicopsis та Neodothidotthia і 4 нових для науки види. І це – крапля в морі. Культури українських грибів з 2017-2018 рр. ще майже не починали секвенувати

photo_2019-02-14_12-12-40