SARS-CoV-2 Seçilim Baskısı Altında ve Koronavirüs, Gözümüzün Önünde Evrimleşiyor!

Virüsler, canlı varlıklar olmasalar bile, genetik materyale sahip oldukları ve bu bilgiyi kopyalayabildikleri için doğadaki evrim yasasının şartlarını sağlıyorlar; dolayısıyla evrimleşmek zorundalar. COVID-19 salgınının baş rolündeki SARS-CoV-2 virüsü de bu doğa yasasından muaf değil. Virüs üzerinde yapılan genomik analizler, evrimin izlerini net bir şekilde görmemizi sağlıyor.

Aralık'tan Şubat'a kadar hastalardan elde edilen 108 virüs genomu incelendiğinde aminoasit değişikliğine yol açmayan 98 nokta mutasyon saptanmıştır. Bu, virüsün negatif seçilim baskısı altında olduğuna işaret etmektedir. Yani konakla etkileşimi çerçevesinde, genom ölçeğinde "şimdilik" optimal (en uygun) bir duruma ulaşmıştır ve kazanacağı yeni özelliklerin hiçbiri kendisini şu anda olduğundan daha fazla çoğaltmasına izin vermediği için, risk getiren aminoasit değişimleri evrimsel süreçte hızla elenmektedir (negatif doğal seçilim).

Evrimle ilgili en kritik seçilim baskısının, virüsün hücrelere tutunma bölgesi mızrak (İng: "spike") proteinlerinde ve bu proteinleri kodlayan genlerde görüyoruz. Bu kısımları tepedeki fotoğrafta görebilirsiniz.

Taç (İng: "corona") şeklinde olduğu için, virüse ismini veren de bu proteinlerdir. Virüsün bu kısmı, pozitif seçilim baskısı altındadır; yani bir anlamda yeni özellik kazanmaya, tutunma etkinliğini değiştirmeye çok açıktır. Bu durum, bu etkileşim bölgesine yönelik ilaç geliştirme açısından önem arz edebilir.

bioRxiv

Virüsün Evrimi Sürüyor!

Ilımlı değişkenliğe sahip bir virüs olsa da tek iplikli RNA'ya sahip SARS-CoV 2'nin evrimi sürüyor. Singapur’da 8 hastadan elde edilen SARS-CoV-2’nin ORF8 adı verilen çoğalmayla ilişkili genomik bölgesinde, 382 nüklotit uzunluğunda eksilmeye neden olan bir mutasyon saptanmıştır. Bu mutasyonun tam olarak neye yol açacağı henüz bilinmiyor; ancak bu bölge, virüsün çoğalma mekanizmasıyla ilişkili bir bölgedir.

İşin ilginç yanı, önceki SARS salgınları sönümlenirken, SARS salgını boyunca etkin olan virüslerdeki aynı bölgede gerçekleşen eksilmeler bu sönümlenme sürecine eşlik etmişti. Evrim, SARS-CoV-2 özelinde de gözümüzün önünde sürüyor diyebiliriz.

bioRxiv

Sadece bundan yola çıkarak bu hastalığın sönümlenmeye başladığını söylemek mümkün değil; ancak RNA genomuyla uyumlu olarak, bu virüsün ortaya çıktıktan sonra durmaksızın değiştiğini ortaya koyuyor.

Bir popülasyondaki genetik çeşitlilik ne kadar fazlaysa bu popülasyonun (tek tek bireylerin değil) karşılaşacağı herhangi bir duruma karşı hazırlıklı olma şansı o kadar artar. Yani biz virüsü yaydıkça virüsün bu anlamda hazırlıklı olmasının da önünü açıyoruz.

Virüsün geçirdiği değişiklik bağlamında odakta insan hücrelerine girmek için kullandığı bağlanma reseptör bölgesi var çünkü buranın değişkenliğe daha açık olduğu da biliniyor. Örneğin yarasadaki virüslerle SARS-Cov-2'nin bağlanma bölgeleri %98 oranında aynı. Fakat %2'lik fark insana bulaşıcılık kazanmasına yol açmış.

Öte yandan yeni virüsün tutunma proteininin insan hücrelerindeki reseptörlere olan bağlanma ilgisi 2003'teki salgına yol açan eski virüse göre 10-20 kat daha fazla. Bu yüzden tam da bu bağlanma bölgesinin yapısı Angström ölçeğinde incelenerek ortaya çıkarılmaya çalışılıyor. Bu değişimin önemi şu: Bu iki virüsün bağlanma bölgeleri de %98 oranında benzerlik gösterse de eski virüsün bağlanma bölgesinin ürettirdiği antikorlar yeni virüse karşı pek işe yaramıyor. %2'lik farklılık buna da yol açıyor. Yani ilaç geliştirilirken yeni virüsün bağlanma bölgesi kullanılmak zorunda.

Mutasyon oldukça bağlanma bölgesinde değişen aminoasit dizisinin elektriksel, biyokimyasal özellikleri değişir dolayısıyla o bölgenin üç boyutlu yapısı, çekim kuvvetleri ve sonuçta bağ kurma potansiyeli farklılaşır. Bu bölgenin yapısı iyi bilinirse genetik mühendislik yoluyla aminoasit diziliminde kimi değişiklikler meydana getirilerek antijenliğini artırıcı değişiklikler laboratuvarda yapılabilir ve salt bu bağlanma bölgesi insanlara verilmek suretiyle, çok daha etkili olan aşılar üretilebilir.

Virüs yayıldıkça bu bölgelerin değişme olasılığı var, bu süreç rastgeledir ve özellikle genetik sürüklenme dediğimiz süreç devrededir. İşte bu yüzden, biraz geç kalmış olsak da, virüsü yayarak evrimine, değişimine olanak tanımak ilaç tasarımını dahi etkileyecek bir süreçtir.