Oranžově koronavirus SARS-CoV-2 na lidských buňkách. Kredit: NIAID.

Viry, to jsou vlastně jenom více či méně úhledně zabalené sekvence nukleových kyselin, tedy DNA nebo RNA. Jejich jediným zájmem je se množit, replikovat. A dělají to, jak nejlépe dovedou. Ve skutečnosti v tom ale nejsou až tak dobří, jak by se zdálo. Zvláště RNA viry, jejichž genom tvoří jediný řetězec RNA, mají sklon intenzivně mutovat.

Peter Thielen před pár dny. Jako mnozí jeho kolegové je v první linii a zachraňuje svět. Kredit: Johns Hopkins University.

Mutace, to jsou chyby, k nimž dochází při replikaci. Kopírování sekvencí není úplně dokonalé. RNA viry jsou tím pověstné. V jejich případě je hlavním viníkem enzym, který je motorem replikace virové RNA, čili RNA-dependentní RNA polymeráza. Obsluhuje výrobu nových RNA sekvencí kopírováním původní RNA. Tenhle enzym je prostě tak trochu zbrklý. Právě velká chybovost této RNA polymerázy vede k nízké spolehlivosti replikace RNA virů a k jejich vysoké rychlosti mutací.

Tajemství genomu koronavirů

Virion SARS-CoV-2 s velikým řetězcem RNA. Kredit: Binte altaf / Wikimedia Commons.

RNA viry mutují tak intenzivně, že jim hrozí „chybová katastrofa“ (error catastrophe), kdy se kvůli přívalu mutací může genom viru zhroutit. To je zřejmě jedním z hlavních důvodů, proč mají RNA viry obvykle jen malé genomy, asi tak do velikosti 15 tisíc bází. Jenomže pak jsou tu ještě koronaviry a jejich příbuzní, společně řazení mezi nidoviry (Nidovirales). Dnes již nejspíš každý ví, že koronavirus SARS-CoV-2 má genom o velikosti zhruba 30 tisíc bází, a to navzdory tomu, že jde o RNA virus.

Koronaviry jsou totiž ve skutečnosti obry mezi RNA viry. Do zcela nedávné doby to dokonce byly RNA viry s vůbec největším známým genomem. V roce 2018 je předstihl tehdy nově objevený virus PSCNV (Planarian secretory cell nidovirus) z ploštěnek, jehož genom obsahuje 41,1 tisíc bází. Je to ale opět nidovirus, tedy blízký příbuzný koronavirů.

Jak to koronaviry a ostatní nidoviry dělají, že zvládnou ukočírovat tak velké RNA genomy? Tajemství jejich úspěchu se jmenuje exoribonukleáza ExoN. Detaily ještě nejsou příliš známé, ale tenhle enzym zřejmě podstatně zvyšuje spolehlivost „motoru“ replikace RNA viru, čili zmíněné RNA-dependentní RNA polymerázy. Jednoduše řečeno, pozoruhodná exoribonukleáza opravuje chyby, které udělá RNA polymeráza. Globální nepřítel koronavirus SARS-CoV-2 má tuhle vychytávku rovněž k dispozici.

Jak mutuje patogen COVID-19?

Na RNA-dependentní RNA polymerázu cílí některé potenciální léky, včetně remdesiviru. Kredit: Li & De Clercq (2020), Nature Reviews.

V době šoku z pandemie se mnozí lidé obávají, že virus choroby COVID-19 rychle mutuje, a že se objeví ještě nebezpečnější, více virulentní kmeny. Naštěstí to tak doposud není. Právě díky zmíněné exoribonukleáze koronavirus SARS-CoV-2 ve skutečnosti mutuje, na poměry RNA virů, velice málo, přestože letí lidskými populacemi jako stepní požár, což vede k obrovskému množství replikací.

To neznamená, že by SARS-CoV-2 nemutoval vůbec. Tu a tam se nějaká mutace objeví. Je jich ale opravdu jen zanedbatelné množství. Jak v těchto dnech uvedl Peter Thielen, molekulární genetik americké Johns Hopkins University, vědci celého světa mají k dispozici již přes tisíc přečtených sekvencí tohoto koronaviru a pečlivě je studují. Rozhodně tedy vědí, o čem mluví. Podle Thielena se v tuto chvíli liší sekvence viru z pacientů ve Spojených státech od sekvencí získaných na počátku pandemie v čínském Wu-chanu zhruba ve 4 až 10 mutacích.

To je velmi nízký počet a lze říct, že koronavirus SARS-CoV-2 je slušně stabilní. Potvrzují to i další američtí virologové, jako Stanley Perlman z University of Iowa a Benjamin Neuman z Texas A&M University v Texarkaně. Dosavadní mutace je možné využít například ke stopování původu jednotlivých ohnisek nákazy. Je to ale jenom takový náhodný bzukot. Experti tvrdí, že se zatím neobjevily mutace, které by změnily virulenci tohoto koronaviru. Všechny doposud objevené typy jsou stejně virulentní. Na počátku pandemie se mluvilo o jakýchsi typech „L“ a „S“, šlo ale o kontroverzní výsledky z Číny, které se pak už nepotvrdily. Tragický vývoj v Itálii a některých dalších zemích prokazatelně nemají na svědomí virulentní mutace, nýbrž nepříznivé okolnosti, jako je vyšší věk obyvatel, jejich chování a zpožděné reakce úřadů.

Pomalé mutování koronaviru SARS-CoV-2 má svoje důsledky. Špatnou zprávou je, že moc nemůžeme sázet na rychlé objevení méně nebezpečného kmene viru, který by v pandemii převládl a ulehčil nám život. Dobré je, že se také zřejmě jen tak neobjeví virulentní čistič. Zároveň je to velmi slibné pro vývoj vakcín. Pokud koronavirus zůstane takto stabilní, tak podle Thielena bude stačit k jeho potlačení jediná vakcína. Nebude nutné se očkovat na každou sezónu, jako je to například při očkování proti chřipce a neustále vyvíjet nové vakcíny. Teď už jenom takové očkování sehnat a máme vyhráno.

Literatura

The Washington Post 24. 3. 2020.