Ένα νέο στέλεχος του SARS-CoV-2 ευθύνεται πιθανώς για την ταχύτατη εξάπλωση του ιού στο Λονδίνο και τη νοτιοανατολική Αγγλία, σύμφωνα με τελευταία δεδομένα. Το στέλεχος αυτό ονομάζεται N501Y και, όπως όλα δείχνουν, έχει αρχίσει να επικρατεί σε σχέση με τα υπόλοιπα στελέχη από τις αρχές Αυγούστου.

Ένας ιός που μεταλλάσσεται συνεχώς και δίνει νέα στελέχη μπορεί να προκαλέσει ανησυχία στους περισσότερους ανθρώπους. Τι ισχύει όμως πραγματικά με το νέο αυτό στέλεχος και πόσο θα πρέπει να ανησυχήσουμε;

Αν και οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν συνδέσει τον όρο «μετάλλαξη» με καταστροφικές συνέπειες εξ’ αιτίας της υπερβολικής χρησιμοποίησης του όρου από τη βιομηχανία του κινηματογράφου, στην πραγματικότητα οι μεταλλάξεις του γενετικού υλικού αποτελούν συχνό φαινόμενο το οποίο δεν θα πρέπει να μας προκαλεί ανησυχία. Ιδιαίτερα στους ιούς, οι μεταλλάξεις εμφανίζονται αρκετά συχνά, επομένως και στον SARS-CoV-2 οι μεταλλάξεις αποτελούν φυσιολογική πορεία της εξέλιξης.

Προκειμένου να κατανοήσουμε καλύτερα τις μεταλλάξεις, ωστόσο, θα πρέπει να κατανοήσουμε αρχικά το ρόλο των πρωτεϊνών. Περίπου το 1/5 του οργανισμού αποτελείται από πρωτεΐνες. Οι τελευταίες είναι μικρά μόρια που αποτελούνται από αλληλουχίες αμινοξέων. Ο όρος πρωτεΐνη περιγράφει ένα μεγάλο σύνολο μορίων, από τα πρωτεϊνικά μόρια που δρουν ως ένζυμα στο στόμαχο μέχρι τις δομικές πρωτεΐνες που αποτελούν το δέρμα και το τριχωτό της κεφαλής.

Υπάρχουν συνολικά 20 διαφορετικά αμινοξέα από τα οποία παράγοντα όλες οι πρωτεΐνες στον πλανήτη μας. Αρκετά από τα παραπάνω αμινοξέα είναι παρόμοια και επομένως μπορούν να ομαδοποιηθούν ανάλογα με τις ιδιότητές τους. Τα αμινοξέα μπορούν να διαχωριστούν ανάλογα με το μέγεθός τους, το φορτίο τους ή άλλες διαφορές.

Συνδυάζοντας τα παραπάνω 20 αμινοξέα, σε διαφορετική σειρά και αριθμό, σχηματίζονται όλες οι πρωτεΐνες οι οποίες επιτελούν συγκεκριμένους ρόλους σε έναν οργανισμό. Όπως ακριβώς τα τουβλάκια Lego μπορούν να δημιουργήσουν αρκετά διαφορετικά μοντέλα, έτσι και τα 20 αμινοξέα μπορούν να δημιουργήσουν πάνω από 6 εκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες.

Οι Μεταλλάξεις του SARS-CoV-2

Το DNA, ή το RNA στην περίπτωση των κορονοϊών, είναι μία γενετική αλληλουχία που περιέχει τις οδηγίες για την παραγωγή των πρωτεϊνών που χρειάζεται ο ιός για την επιβίωσή του.

Οι μεταλλάξεις στο RNA μπορεί να επηρεάσουν τις παραπάνω οδηγίες, γεγονός που σημαίνει ότι ο αριθμός ή το είδος των αμινοξέων που παράγουν  μία συγκεκριμένη πρωτεΐνη μπορεί να μεταβληθεί. Το γεγονός αυτό μπορεί, με τη σειρά του, να επηρεάσει τις ιδιότητες της πρωτεΐνης. Ωστόσο, οι περισσότερες μεταλλάξεις δεν επηρεάζουν θετικά τις ιδιότητες των πρωτεϊνών. Στην πραγματικότητα, η συντριπτική πλειοψηφία των μεταλλάξεων οδηγεί σε ασθενέστερους ιούς.

Τελικά, στο DNA ή το RNA θα παραμείνουν μόνο μεταλλάξεις οι οποίες προσφέρουν κάποιο εξελικτικό πλεονέκτημα. Θεωρητικά, ένας «ιδανικός ιός» θα είχε την ικανότητα να επιβιώνει στον οργανισμό του ξενιστή χωρίς να ανιχνευθεί ποτέ από αυτόν, μολύνοντας παράλληλα και άλλα άτομα με μεγάλη ταχύτητα. Ωστόσο, προκειμένου ένας ιός να φτάσει σε αυτό το στάδιο θα πρέπει να συμβούν πολλαπλές μεταλλάξεις, κάτι που είναι εξαιρετικά δύσκολο να συμβεί, καθώς όλες οι μεταλλάξεις συμβαίνουν τυχαία.

Οι πρωτεΐνες έχουν συγκεκριμένο τρισδιάστατο σχήμα, ανάλογα με τις αλληλεπιδράσεις των αμινοξέων τους. Κατά συνέπεια, η αλλαγή ενός αμινοξέου με ένα άλλο (για παράδειγμα ενός θετικά φορτισμένου με ένα αρνητικά φορτισμένο) μπορεί να επηρεάσει το σχήμα της πρωτεΐνης.

Οι πρωτεΐνες των περισσοτέρων ιών σήμερα έχουν δημιουργηθεί μετά από δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης και επομένως δεν είναι δυνατό να αλληλεπιδράσουν με τις πρωτεΐνες που παράγονται μετά από μία τυχαία μετάλλαξη. Μάλιστα, αν η μετάλλαξη εντοπίζεται σε μία πρωτεΐνη που χρησιμοποιείται από τον ιό για να μολύνει κύτταρα, τότε ο ιός δεν μπορεί πλέον να πολλαπλασιαστεί και καταστρέφεται.

Πώς μπορούν λοιπόν οι οργανισμοί (είτε αυτοί είναι άνθρωποι είτε ιοί) να συνεχίσουν να επιβιώνουν εφόσον η συντριπτική πλειοψηφία των μεταλλάξεων είναι επιβλαβείς; Ένας συνήθης μηχανισμός είναι η επιδιόρθωση των παραπάνω μεταλλάξεων.

Κατά τη μεταγραφή και μετάφραση του DNA ή RNA σε αλληλουχίες αμινοξέων, υπάρχουν μηχανισμοί τόσο στον άνθρωπο όσο και στους ιούς, οι οποίοι μπορούν να επιδιορθώσουν τα λάθη (μεταλλάξεις) που παρουσιάζονται.

Οι μηχανισμοί αυτοί έχουν ως στόχο να αναιρέσουν τις όποιες μεταβολές στην αλληλουχία των αμινοξέων με αποτέλεσμα να παραχθούν λειτουργικές πρωτεΐνες. Οι παραπάνω μηχανισμοί περιορίζουν επίσης σε μεγάλο βαθμό τη συχνότητα με την οποία εμφανίζονται νέες μεταλλάξεις.

Αρκετά από τα αμινοξέα μίας πρωτεΐνες δεν μπορούν αν επηρεάσουν το σχήμα και, κατά συνέπεια, τη λειτουργικότητά της. Οι μεταλλάξεις της πρωτεΐνης ακίδας του SARS-CoV-2 που έχουν παρατηρηθεί σήμερα ανήκουν σε αυτή την κατηγορία. Δηλαδή, ένα μεγάλο αμινοξύ έχει αντικατασταθεί με ένα παρόμοιο. Αυτό αντιστοιχεί, για παράδειγμα, σαν να αλλάζουμε τα λάστιχα ενός αυτοκινήτου με παρόμοια λάστιχα μίας διαφορετικής εταιρίας. Αν και τα αμινοξέα αυτά είναι διαφορετικά, η λειτουργία της πρωτεΐνης ακίδας δεν επηρεάζεται.

Οι ιοί πολλαπλασιάζονται πολύ ταχύτερα σε σχέση με μεγαλυτέρου μεγέθους οργανισμούς, όπως ο άνθρωπος, επομένως παρουσιάζουν μεταλλάξεις με πολύ μεγαλύτερη συχνότητα. Ωστόσο, προς το παρόν φαίνεται ότι η νέα μετάλλαξη που έχει εμφανιστεί στο Ηνωμένο Βασίλειο δεν επηρεάζει την ικανότητα μετάδοσης ούτε τη σοβαρότητα της νόσησης που προκαλεί ο ιός.