The complexity of coagulopathy pathogenesis in COVID-19.

Abstract

Введение. Коронавирус SARS-CoV-2 является новым вирусом, обладающим способностью осуществлять трансмиссию воздушно-капельным путем, вызывая тяжелое течение атипичной пневмонии, нередко сочетающейся с коагулопатиями. Роль структурных белков коронавируса в их патогенезе неизвестна. Цель исследования: с помощью биоинформационного анализа выявить в структурных белках коронавируса SARS-CoV-2 последовательности, гомологичные белкам системы гемостаза, и рассмотреть возможные сценарии их участия в патогенезе коагулопатий при COVID-19, а также объяснить существование вирусостатического эффекта гепарина. Материалы и методы. Для компьютерного анализа были использованы доступные в Интернете базы данных первичных структур белков коронавирусов и их рецепторов, а также поверхностных белков других вирусов, белков системы гемостаза и иммунной системы. Сравнивали аминокислотный состав белков и распределение оснόвных аминокислот (аргинина и лизина) в их первичных последовательностях. С целью выявления пептидного (иммуноэпитопного) родства структурных белков коронавирусов с белками системы гемостаза человека был выполнен поиск гомологичных последовательностей в их белках. Результаты. В структурных белках коронавируса SARS-CoV-2 выявлено множество последовательностей, гомологичных белкам системы гемостаза и иммунной системы. В отличие от коронавирусов SARS-CoV и MERS-CoV, S1-субъединица S-белка коронавируса SARS-CoV-2 имеет положительную полярность. Заключение. Множество последовательностей в структурных белках коронавируса SARS-CoV-2, гомологичных белкам системы гемостаза, потенциально способны вы- зывать различные сценарии патогенеза коагулопатий. Положительная полярность S1-субъединицы S-белка коронавируса SARS-CoV-2 позволяет объяснить неспецифическое взаимодействие ее с гепарином и его вирусостатический (неантикоагулянтный) эффект. Background. The coronavirus SARS-CoV-2 is a new virus capable of human-human transmission and inducing a severe atypical pneumonia often associated with coagulopathy. A role of SARS-CoV-2 structural proteins in coagulopathy pathogenesis is unknown. Objectives: to use a bioinformation analysis to identify SARS-CoV-2 sequences in the structural proteins that are homologous to hemostasis system proteins, regard their possible participation in coagulopathy pathogenesis and explain the antiviral effect of heparin. Materials / Methods. For computer analysis, Internet databases were used of the primary structures of coronavirus proteins and their receptors, as well as surface proteins of other viruses, proteins of hemostasis and immune systems. The amino acid composition of proteins and the distribution of basic amino acids (arginine and lysine) in their primary sequences were compared. For detection of peptide (immunoepitopic) relationship of coronaviruses structural proteins with human hemostasis proteins, a search for homologous sequences in their proteins was performed. Results. Many sequences have been identified in structural proteins of SARS-CoV-2 coronavirus that are homologous to the proteins of hemostasis and immune systems. In contrast with SARS-CoV and MERS-CoV coronaviruses, the S1-subunit of SARS-CoV-2 coronavirus S-protein has a positive polarity. Conclusions. Many sequences in SARS-CoV-2 structural proteins that homologous to hemostasis system proteins are potentially responsible for coagulopathy pathogenesis. The positive polarity of the S1-subunit of SARS-CoV-2 S-protein explains its nonspecific interaction with heparin and its virostatic (non-anticoagulant) effect.