D614G Mutasyonu: Koronavirüsün, Bazı Ülkelerde Daha Bulaşıcı Olmasına Neden Olan Mutasyon Keşfedilmiş Olabilir!

Scripps Araştırma Enstitüsü tarafından yapılan laboratuvar deneylerinin gösterdiğine göre, Avrupa ve ABD'de yayılan SARS Koronavirüsü 2 (SARS-CoV-2) virüsünde meydana gelen ufak bir genetik mutasyon, virüsün hücreleri enfekte edebilme başarısını dikkate değer miktarda arttırıyor. Enstitü virologlarından ve yeni makalenin baş yazarı olan virolog Hyeryun Choe şöyle diyor:

Kullandığımız hücre kültürü sistemi içerisinde, bu mutasyona sahip virüsler, mutasyona sahip olmayan virüslere göre çok daha bulaşıcı idi. Mutasyon, virüs yüzeyindeki fonksiyonel mızrakların (İng: "spike") sayısını fazlasıyla arttırıyor. Bu mutasyona sahip olan virüslerdeki fonksiyonel mızrak proteini (İng: "spike protein") sayısı -veya oranı-, olmayanlara göre 4-5 kat fazlaydı.

Makalenin eş yazarlarından olan ve Scripps Araştırma Enstitüsü İmmünoloji ve Mikrobiyoloji Departmanı eş başkanı olan Michael Farzan ise şöyle diyor:

Bu mızraklar, koronavirüse taç-benzeri görünümü kazandıran proteinlerdir. Aynı zamanda bunlar, hedef hücrelerdeki ACE2 isimli reseptörlere bağlanmayı sağlar. D614G adı verilen mutasyon, bu mızrakların "omurgasına" daha fazla esneklik kazandırmaktadır.

Daha esnek mızraklar, hücre içerisinde üretilen yeni viral parçaların, hedef hücrelere hiç bozunmaya uğramadan ulaşabilmesini sağlar. Yani bu mutasyon, viral parçacıkların erken bozunmasının önüne geçiyor.

Choe, ellerindeki verinin son derece net olduğunu vurguluyor: Bu mutasyon, virüsü çok daha stabil hale getiriyor. Bu arada D614G mutasyonunun ismi, virüsün aminoasit diziliminin 614. pozisyonunda bulunan aspartik asit (D) aminoasidinin glisin (G) aminoasidine dönüşmesi anlamına geliyor: D614G.

İtalya ve New York'taki COVID-19 salgınlarının sağlık sistemlerini neden bu kadar hızlı bir şekilde göçerttiği konusunda bolca tartışma yapılmıştı. Örneğin San Francisco ve Washington'da daha önceden yaşann salgınlar, daha kolay kontrol altına alınabilmişti (en azından ilk başlarda). Buna sebep olan şey, o komünitelerde bulunan bir fark mıydı, yoksa virüste mi bir değişim yaşanmıştı?

Tüm virüsler, üremeleri ve yayılmaları sırasında ufak genetik değişimler yaşarlar. Bu değişimler uyum başarısını, yani virüsün diğer virüs soy hatlarıyla rekabetini nadiren etkiler. Fakat salgının başlarında hastalığa neden olan SARS-CoV-2 soy hatları D614G mutasyonundan yoksunken, şu anda bu mutasyona sahip olan virüsler Dünya'daki salgınların çoğunu domine etmiş halde.

Kaşif Etkisi Olabilir mi?

Peki bu baskınlık, seçilim baskısı yerine, "kaşif etkisi" adı verilen bir süreç sonucunda olmuş olabilir mi? Kaşif etkisi, ufak bir popülasyonda bulunan bir özelliğin şans eseri popülasyonun geneline yayılmasına verilen bir isimdir. Choe ve Farzan, laboratuvarda yapılan biyokimya deneylerinin bu soruya nihai cevabı verdiğini düşünüyorlar. Farzan, şöyle diyor:

Bugüne kadar bu mutasyonun baskınlığından söz eden bir düzine kadar akademik makale yazıldı. Bu gördüğümüz sadece "kaşif etkisi" mi? Verilerimiz, kesin cevabı veriyor: Hayır, kaşif etkisi değil!

Choe ve Farzan'ın yazdıkları makalenin başlığı, "SARS-CoV-2 Mızrak Proteinlerinde Meydana Gelen D614G Mutasyonu S1 Dökülmesini Azaltıp, Enfeksiyon Becerisini Arttırıyor". Makale şu anda akran denetiminden geçiriliyor. Hakemli bir dergide yayınlanmadan önce, bioRxiv üzerinden ön-baskı olarak yayınlandı.

Bulguların, Gerçek Hayatta Olanı Yansıttığı Kesin Değil!

Choe ve Farzan, deneylerinde anahtar koronavirüs proteinlerini üretebilecek zararsız virüsler ürettiklerini vurguluyorlar. Gözledikleri değişimlerin, gerçek hayatta da gerçekten bulaşıcılığın artmasına sebep olup olmadığını gelecekteki epidemiyolojik çalışmalar gösterecek.

Ancak umut verici bir şekilde, enfekte olmuş kişilerden elde edilen serumlardaki immün faktörlerin, mutant virüslere de tıpkı mutant olmayanlardaki kadar işlediğini gösterdiler. Bu, SARS-CoV-2'ye karşı üretilen aşı çalışmaları için umut verici bir gelişme.

Choe ve Farzan, ilk SARS salgınından beri, yani yaklaşık 20 senedir koronavirüsler üzerinde çalışıyorlar. 2003 yılında SARS virüsünün ACE2 reseptörlerine bağlandığını ilk keşfeden ekip de onlardı. Diğerleri tarafından yapılan araştırmalar, SARS-CoV-2'nin de aynı ACE2 reseptörlerine bağlandığını gösterdi.

Ancak Farzan ve Choe, SARS virüsü ile yeni pandemik soy hattı arasında, mızrak proteinlerinin yapısal özellikleri bakımından önemli bir fark olduğuna dikkat çekiyorlar. Her ikisine de elektron mikroskobu altında bakacak olursanız, mızrakların tripod şeklinde olduğunu görürsünüz: omurga-benzeri bir iskele ile birbirine bağlanan üç segment.

Ancak SARS-CoV-2 farklıdır. SARS-CoV-2'nin tripodu, iki belirgin alt kısımdan oluşur: S1 ve S2. Farzan şöyle diyor:

İlk başta bu tuhaf özellik, virüslerin dengesiz mızraklar oluşturmasına neden oluyordu. Her bir SARS-CoV-2 virüsündeki yüzlerce mızraktan sadece çeyreği, bir hedef hücreye başarıyla bulaşabilecek yapıyı koruyabiliyordu. Ama mutasyon ile, bu tripod kırılmaları çok daha azaldı; yani mızraklarının büyük bir kısmı fonksiyonel olarak kalabiliyordu. D614G mutasyonunın yaşandığı yerde aspartik asit aminoasidi, glisine dönüşüyor. Bu, mızrakları daha bükülebilir hale getiriyor.

İkilinin bildirdiğine göre, bu mutasyonun başarısı, GenBank da dahil olmak üzere dünya çapında genom bilgisi girilen virüs veritabanlarından görülebiliyor. Farzan, şöyle diyor:

Şubat ayında GenBank veritabanına girilen virüslerin hiçbirinde D614G mutasyonu yoktu; ancak Mart'tan itibaren her 4 örnekten 1'inde görülmeye başlandı. Mayıs'ta ise tüm örneklerin %70'inde görebilmeye başladık.

Zaman içinde bu virüs, daha iyi tutunabilme ve ihtiyaç duyana kadar parçalanmama özelliği kazandı. Yani seçilim baskısı altında kalan virüs, daha stabil bir hal aldı.

Bilim insanlarının söylediğine göre bu ufak mutasyonun enfekte olan insanlarda semptomları veya ölüm riskini arttırıp arttırmadığı halen bilinmiyor. New York'tan alınan yoğun bakım verilerinde bir D614G varyantı sıklığı görülse de, nihai bir sonuca varabilmek için çok daha fazla veri gerekiyor. Choe'nin söylediğine göre, bu verilerin mümkünse kontrollü deneylerden gelmesi gerekiyor.