Coronavirus spike protein
સ્પાઇક (એસ) ગ્લાયકોપ્રોટીન (કેટલીકવાર સ્પાઇક પ્રોટીન પણ કહેવાય છે, જે અગાઉ ઇ2 તરીકે ઓળખાતું હતું) કોરોનાવાયરસમાં જોવા મળતા ચાર મુખ્ય માળખાકીય પ્રોટીનમાંથી સૌથી મોટું છે. સ્પાઇક પ્રોટીન ટ્રીમરમાં ભેગા થાય છે જે મોટી રચનાઓ બનાવે છે, જેને સ્પાઇક્સ અથવા પેપ્લોમર્સ કહેવાય છે, જે વિરિયનની સપાટી પરથી પ્રક્ષેપિત થાય છે. જ્યારે નકારાત્મક ડાઘ ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને કલ્પના કરવામાં આવે ત્યારે આ સ્પાઇક્સનો વિશિષ્ટ દેખાવ, "સૌર કોરોનાને યાદ કરીને", વાયરસ પરિવારને તેનું મુખ્ય નામ આપે છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીનનું કાર્ય યજમાન કોષમાં પહેલા બાહ્ય કોષની સપાટી પરના અણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને અને પછી વાયરલ અને સેલ્યુલર પટલને ફ્યુઝ કરીને વાયરલ પ્રવેશમાં મધ્યસ્થી કરવાનું છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન એ વર્ગ 1 ફ્યુઝન પ્રોટીન છે જેમાં બે પ્રદેશો છે, જે S1 અને S2 તરીકે ઓળખાય છે, જે આ બે કાર્યો માટે જવાબદાર છે. S1 પ્રદેશમાં રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્ર હોય છે જે કોષની સપાટી પરના રીસેપ્ટર સાથે જોડાય છે. કોરોનાવાયરસ રીસેપ્ટર્સની ખૂબ જ વૈવિધ્યસભર શ્રેણીનો ઉપયોગ કરે છે; SARS-CoV (જે SARS નું કારણ બને છે) અને SARS-CoV-2 (જે COVID-19 નું કારણ બને છે) બંને એન્જીયોટેન્સિન-કન્વર્ટિંગ એન્ઝાઇમ 2 (ACE2) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. S2 પ્રદેશમાં ફ્યુઝન પેપ્ટાઇડ અને યજમાન કોષ સાથે પટલના ફ્યુઝન માટે જરૂરી અન્ય ફ્યુઝન માળખું છે, જે ચેપ અને વાયરલ પ્રતિકૃતિ માટે જરૂરી પગલું છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન વાયરસની યજમાન શ્રેણી (તે કયા સજીવોને ચેપ લગાવી શકે છે) અને સેલ ટ્રોપિઝમ (તે જીવતંત્રમાં કયા કોષો અથવા પેશીઓને ચેપ લગાવી શકે છે) નક્કી કરે છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન અત્યંત રોગપ્રતિકારક છે. સાર્સ અને કોવિડ-19માંથી સાજા થયેલા દર્દીઓમાં સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન સામે એન્ટિબોડીઝ જોવા મળે છે. ન્યુટ્રલાઇઝિંગ એન્ટિબોડીઝ રીસેપ્ટર-બાઇન્ડિંગ ડોમેન પર એપિટોપ્સને લક્ષ્ય બનાવે છે. કોવિડ-19 રોગચાળાના પ્રતિભાવમાં કોવિડ-19 રસી વિકસાવવાના મોટાભાગના પ્રયાસોનો હેતુ સ્પાઇક પ્રોટીન સામે રોગપ્રતિકારક શક્તિને સક્રિય કરવાનો છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન રોગકારકતાનું મુખ્ય નિર્ધારક નથી, જે અન્ય પ્રોટીન છે જેની ઓળખ કરવાની બાકી છે, પરંતુ તેના પરિવર્તનથી વાયરસને રોગપ્રતિકારક શક્તિથી બચવાની ક્ષમતા મળે છે. માળખું સ્પાઇક પ્રોટીન ખૂબ મોટું હોય છે, ઘણીવાર 1200 થી 1400 એમિનો એસિડ અવશેષો લાંબા હોય છે; તે SARS-CoV-2 માં 1273 અવશેષો છે. તે વાયરસના આંતરિક ભાગ પર ટૂંકી સી-ટર્મિનલ પૂંછડી, ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન હેલિક્સ અને વાયરસના બાહ્ય ભાગ પર ખુલ્લા મોટા એન-ટર્મિનલ એક્ટોડોમેન સાથે સિંગલ-પાસ ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન પ્રોટીન છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન હોમોટ્રિમર બનાવે છે જેમાં પ્રોટીનની ત્રણ નકલો તેમના એક્ટોડોમેન્સ દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ટ્રીમરની રચનાઓને ક્લબ-નાશપતીનો અથવા પાંખડીના આકારના તરીકે વર્ણવવામાં આવી છે. દરેક સ્પાઇક પ્રોટીનમાં એસ1 અને એસ2 તરીકે ઓળખાતા બે પ્રદેશો હોય છે, અને એસેમ્બલ ટ્રીમરમાં એન-ટર્મિનલના છેડે એસ1 પ્રદેશો પ્રોટીનનો વાયરલ સપાટીથી સૌથી દૂરનો ભાગ બનાવે છે જ્યારે એસ2 પ્રદેશો લવચીક "દાંડી" બનાવે છે જેમાં મોટાભાગની પ્રોટીન-પ્રોટીન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ હોય છે જે ટ્રીમરને સ્થાને રાખે છે. S1 સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીનનો S1 વિસ્તાર વાયરલ પ્રવેશના પ્રથમ તબક્કામાં યજમાન કોષની સપાટી પર રીસેપ્ટર પરમાણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે જવાબદાર છે. એસ1 બે ડોમેન્સ ધરાવે છે, જેને એન-ટર્મિનલ ડોમેન (એનટીડી) અને સી-ટર્મિનલ ડોમેન (સીટીડી) કહેવાય છે, જેને કેટલીકવાર એ અને બી ડોમેન્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. કોરોનાવાયરસના આધારે, ક્યાં તો અથવા બંને ડોમેન્સનો ઉપયોગ રીસેપ્ટર-બાઇન્ડિંગ ડોમેન્સ (આરબીડી) તરીકે થઈ શકે છે. લક્ષિત રીસેપ્ટર્સ ખૂબ જ વૈવિધ્યસભર હોઈ શકે છે, જેમાં સેલ સપાટી રીસેપ્ટર પ્રોટીન અને રીસેપ્ટર્સ અથવા કોરસેપ્ટર્સ તરીકે સિયાલિક એસિડ જેવા શર્કરાનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે, એનટીડી ખાંડના અણુઓને જોડે છે જ્યારે સીટીડી પ્રોટીનને જોડે છે, માઉસ હીપેટાઇટિસ વાયરસના અપવાદ સાથે જે તેના એનટીડીનો ઉપયોગ સીઇએસીએએમ 1 નામના પ્રોટીન રીસેપ્ટર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે કરે છે. એન. ટી. ડી. માં ગેલેક્ટીન જેવી પ્રોટીનની ગડી હોય છે, પરંતુ તે ખાંડના અણુઓને ગેલેક્ટીન કરતા કંઈક અલગ રીતે જોડે છે. સીટીડી તેના રીસેપ્ટર ડાયપેપ્ટિડાઇલ પેપ્ટિડેઝ-4 સાથે MERS-CoV અને તેમના રીસેપ્ટર એન્જીયોટેન્સિન-કન્વર્ટિંગ એન્ઝાઇમ 2 (ACE2) સાથે SARS-CoV અને SARS-CoV-2 ની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે જવાબદાર છે. આ વાયરસના સી. ટી. ડી. ને આગળ બે પેટાક્ષેત્રોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેને કોર અને એક્સટેન્ડેડ લૂપ અથવા રીસેપ્ટર-બાઇન્ડિંગ મોટિફ (આર. બી. એમ.) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જ્યાં લક્ષ્ય રીસેપ્ટરનો સીધો સંપર્ક કરતા મોટાભાગના અવશેષો સ્થિત હોય છે. SARS-CoV અને SARS-CoV-2 સ્પાઇક પ્રોટીનની ACE2 સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચે મુખ્યત્વે આરબીએમમાં સૂક્ષ્મ તફાવતો છે. બહુવિધ કોરોનાવાયરસથી સ્પાઇક પ્રોટીનની સરખામણી સૂચવે છે કે આરબીએમ પ્રદેશમાં વિચલન લક્ષ્ય રીસેપ્ટર્સમાં તફાવતો માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે, ભલે એસ1 સીટીડીનો મુખ્ય ભાગ માળખાકીય રીતે ખૂબ સમાન હોય. કોરોનાવાયરસ વંશની અંદર, તેમજ ચાર મુખ્ય કોરોનાવાયરસ પેટાજૂથોમાં, S1 પ્રદેશ S2 કરતા ઓછો સારી રીતે સંરક્ષિત છે, કારણ કે તે વાયરસ-વિશિષ્ટ યજમાન કોષ રીસેપ્ટર્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં તેની ભૂમિકાને બંધબેસે છે. એસ1 પ્રદેશમાં, એનટીડી સીટીડી કરતાં વધુ સંરક્ષિત છે. સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીનનો S2 વિસ્તાર વાયરલ પરબિડીયું અને યજમાન કોષ વચ્ચે પટલના મિશ્રણ માટે જવાબદાર છે, જે કોષમાં વાયરસના જીનોમના પ્રવેશને સક્ષમ કરે છે. S2 પ્રદેશમાં ફ્યુઝન પેપ્ટાઇડ હોય છે, જે મોટે ભાગે હાઇડ્રોફોબિક એમિનો એસિડનો વિસ્તાર છે, જેનું કાર્ય યજમાન કોષ પટલમાં પ્રવેશવાનું અને તેને અસ્થિર કરવાનું છે. એસ2માં એચઆર1 અને એચઆર2 તરીકે ઓળખાતા બે હેપ્ટાડ પુનરાવર્તિત પેટાક્ષેત્રો પણ છે, જેને કેટલીકવાર "ફ્યુઝન કોર" ક્ષેત્ર કહેવામાં આવે છે. આ પેટા ડોમેન્સ ફ્યુઝન પ્રક્રિયા દરમિયાન છ-હેલિક્સ બંડલ બનાવવા માટે નાટકીય રચનાત્મક ફેરફારોમાંથી પસાર થાય છે, જે વર્ગ I ફ્યુઝન પ્રોટીનનું લાક્ષણિક લક્ષણ છે. એસ2 પ્રદેશમાં ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન હેલિક્સ અને સી-ટર્મિનલ પૂંછડીનો પણ સમાવેશ થતો હોવાનું માનવામાં આવે છે, જે વિરિયનના આંતરિક ભાગમાં સ્થિત છે. એસ1 સાથે સંબંધિત, એસ2 પ્રદેશ કોરોનાવાયરસમાં ખૂબ જ સારી રીતે સંરક્ષિત છે. અનુવાદ પછીના ફેરફારો સ્પાઇક ગ્લાયકોપ્રોટીન એન-લિંક્ડ ગ્લાયકોસિલેશન દ્વારા ભારે ગ્લાયકોસિલેટેડ છે. SARS-CoV-2 સ્પાઇક પ્રોટીનના અભ્યાસોએ પણ S1 પ્રદેશમાં O-લિંક્ડ ગ્લાયકોસિલેશનની જાણ કરી છે. સી-ટર્મિનલ પૂંછડી, જે વિરિયનના આંતરિક ભાગમાં સ્થિત છે, તે સિસ્ટીન અવશેષોથી સમૃદ્ધ છે અને પાલ્મિટોઇલેટેડ છે. સ્પાઇક પ્રોટીન પ્રોટીઓલિટિક ક્લેવેજ દ્વારા સક્રિય થાય છે. તેઓ S1-S2 સીમા પર યજમાન કોષ પ્રોટીએઝ દ્વારા વિભાજીત થાય છે અને પછીથી ફ્યુઝન પેપ્ટાઇડના N-ટર્મિનસ પર S2 'સાઇટ તરીકે ઓળખાય છે. અન્ય વર્ગ I ફ્યુઝન પ્રોટીનની જેમ, સ્પાઇક પ્રોટીન ફ્યુઝન પ્રક્રિયા દરમિયાન ખૂબ મોટા રચનાત્મક પરિવર્તનમાંથી પસાર થાય છે. ક્રાયો-ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા કેટલાક કોરોનાવાયરસ, ખાસ કરીને SARS-CoV-2 ની પૂર્વ-સંલયન અને સંલયન પછીની સ્થિતિઓ બંનેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. ફ્યુઝન પૂર્વેની સ્થિતિમાં કાર્યાત્મક રીતે મહત્વપૂર્ણ પ્રોટીન ગતિશીલતા પણ જોવા મળી છે, જેમાં ટ્રીમરમાં S2 સાથે સંબંધિત કેટલાક S1 પ્રદેશોની સંબંધિત દિશાઓ બદલાઈ શકે છે. બંધ સ્થિતિમાં, ત્રણેય S1 પ્રદેશો નજીકથી ભરેલા હોય છે અને જે પ્રદેશ યજમાન કોષ રીસેપ્ટર્સ સાથે સંપર્ક કરે છે તે જંતુરહિત રીતે અપ્રાપ્ય હોય છે, જ્યારે ખુલ્લા રાજ્યોમાં રીસેપ્ટર્સ બંધન માટે એક અથવા બે S1 આરબીડી વધુ સુલભ હોય છે, ખુલ્લી અથવા "ઉપર" રચનામાં. અભિવ્યક્તિ અને સ્થાનિકીકરણ સ્પાઇક પ્રોટીનને એન્કોડિંગ કરતું જનીન વાયરસના પોઝિટિવ-સેન્સ આરએનએ જિનોમના 3 'અંત તરફ સ્થિત છે, સાથે સાથે અન્ય ત્રણ માળખાકીય પ્રોટીન અને વિવિધ વાયરસ-વિશિષ્ટ સહાયક પ્રોટીન માટેના જનીનો પણ છે. સ્પાઇક પ્રોટીનની પ્રોટીન હેરફેર કોરોનાવાયરસ પેટાજૂથ પર નિર્ભર હોવાનું જણાય છેઃ જ્યારે અન્ય વાયરલ પ્રોટીન વિના અલગથી વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, ત્યારે બીટાકોરોનવાયરસમાંથી સ્પાઇક પ્રોટીન કોષની સપાટી સુધી પહોંચવામાં સક્ષમ હોય છે, જ્યારે આલ્ફાકોરોનવાયરસ અને ગામાકોરોનવાયરસમાંથી તે અંતઃકોશિક રીતે જાળવી રાખવામાં આવે છે. એમ પ્રોટીનની હાજરીમાં, સ્પાઇક પ્રોટીનની હેરફેરમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે અને તેના બદલે ERGIC ખાતે જાળવી રાખવામાં આવે છે, જે સ્થળ પર વાયરલ એસેમ્બલી થાય છે. SARS-CoV-2 માં, એમ અને ઇ પ્રોટીન બંને વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા સ્પાઇક પ્રોટીનની હેરફેરને નિયંત્રિત કરે છે. વાયરલ એસેમ્બલી અથવા વાયરસ જેવા કણોની રચના માટે સ્પાઇક પ્રોટીનની જરૂર નથી; જોકે, સ્પાઇકની હાજરી પરબિડીયુંના કદને પ્રભાવિત કરી શકે છે. એસેમ્બલી અને બડિંગ દરમિયાન વાઇરિઅન્સમાં સ્પાઇક પ્રોટીનનો સમાવેશ સી-ટર્મિનલ પૂંછડી દ્વારા એમ પ્રોટીન સાથે પ્રોટીન-પ્રોટીનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે. ક્રાયો-ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને વિરિયનની તપાસ સૂચવે છે કે વિરિયન દીઠ આશરે 25 થી 100 સ્પાઇક ટ્રીમર છે. કાર્ય સ્પાઇક પ્રોટીન યજમાન કોષમાં વાયરલ પ્રવેશ માટે જવાબદાર છે, જે વાયરલ પ્રતિકૃતિમાં જરૂરી પ્રારંભિક પગલું છે. તે પ્રતિકૃતિ માટે જરૂરી છે. તે આ કાર્ય બે તબક્કામાં કરે છે, પ્રથમ S1 પ્રદેશ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા યજમાન કોષની સપાટી પરના રીસેપ્ટર સાથે બંધનકર્તા બને છે, અને પછી S2 પ્રદેશની ક્રિયા દ્વારા વાયરલ અને સેલ્યુલર પટલને ફ્યુઝ કરે છે. ફ્યુઝનનું સ્થાન ચોક્કસ કોરોનાવાયરસના આધારે બદલાય છે, જેમાં કેટલાક પ્લાઝ્મા પટલમાં પ્રવેશ કરી શકે છે અને અન્ય એન્ડોસાઇટોસિસ પછી એન્ડોસોમ્સમાંથી પ્રવેશ કરે છે. જોડાણ કોષની સપાટી પર તેના લક્ષ્ય રીસેપ્ટર સાથે S1 પ્રદેશમાં રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વાયરલ પ્રવેશની પ્રક્રિયાને શરૂ કરે છે. વિવિધ કોરોનાવાયરસ વિવિધ કોષ-સપાટીના રીસેપ્ટર્સને લક્ષ્ય બનાવે છે, કેટલીકવાર સિયાલિક એસિડ જેવા ખાંડના અણુઓનો ઉપયોગ કરે છે અથવા કોષની સપાટી પર ખુલ્લા પ્રોટીન સાથે પ્રોટીન-પ્રોટીન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ બનાવે છે. વિવિધ કોરોનાવાયરસ તેમના લક્ષ્ય રીસેપ્ટરમાં વ્યાપક રીતે બદલાય છે. લક્ષ્ય રીસેપ્ટરની હાજરી કે જે S1 બાંધી શકે છે તે યજમાન શ્રેણી અને કોષ વિષુવવૃત્તિનું નિર્ધારક છે. સ્પાઇક પ્રોટીનનું પ્રોટીઓલિટિક ક્લેવેજ પ્રોટીઓલિટિક ક્લેવેજ, જેને કેટલીકવાર "પ્રાઇમિંગ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે મેમ્બ્રેન ફ્યુઝન માટે જરૂરી છે. અન્ય વર્ગ I ફ્યુઝન પ્રોટીનના સંબંધમાં, આ પ્રક્રિયા જટિલ છે અને ફ્યુઝન પેપ્ટાઇડ છોડવા માટે વિવિધ સ્થળોએ બે ક્લેવેજની જરૂર પડે છે, એક S1/S2 સીમા પર અને એક S2 'સાઇટ પર. કોરોનાવાયરસ વાયરલ જીવન ચક્રના કયા ભાગમાં આ ક્લેવેજ થાય છે તે બદલાય છે, ખાસ કરીને S1/S2 ક્લેવેજ. ઘણા કોરોનાવાયરસ વાયરસ ઉત્પાદક કોષમાંથી વાયરલ બહાર નીકળે તે પહેલાં, ફ્યુરિન અને અન્ય પ્રોપ્રોટીન કન્વર્ટેઝ દ્વારા S1/S2 પર વિભાજીત થાય છે; SARS-CoV-2 માં પોલીબેસિક ફ્યુરિન ક્લીવેજ સાઇટ આ સ્થિતિ પર હાજર છે. અન્યને ઇલાસ્ટેસ જેવા બાહ્યકોષીય પ્રોટીએઝ દ્વારા, રીસેપ્ટર બંધન પછી કોષની સપાટી પર સ્થિત પ્રોટીએઝ દ્વારા અથવા એન્ડોસાયટોસિસ પછી લાઇસોસોમ્સમાં જોવા મળતા પ્રોટીએઝ દ્વારા વિભાજિત કરી શકાય છે. આ વિચ્છેદ માટે જવાબદાર ચોક્કસ પ્રોટીએઝ વાયરસ, કોષના પ્રકાર અને સ્થાનિક વાતાવરણ પર આધાર રાખે છે. સાર્સ-કોવીમાં, એન્ડોસોમ્સમાં સિસ્ટીન પ્રોટીઝ કેથેપ્સિન બી અને કેથેપ્સિન એલના વધારાના યોગદાન સાથે, આ પ્રક્રિયા માટે સેરીન પ્રોટીઝ ટી. એમ. પી. આર. એસ. એસ. 2 મહત્વપૂર્ણ છે. ટ્રિપ્સિન અને ટ્રિપ્સિન જેવા પ્રોટીઝ પણ ફાળો આપે છે. SARS-CoV-2 માં, TMPRSS2 એ S2 'ક્લેવેજ માટે પ્રાથમિક પ્રોટીઝ છે, અને તેની હાજરી વાયરલ ચેપ માટે જરૂરી હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે, જેમાં કેથેપ્સિન L પ્રોટીઝ કાર્યરત છે, પરંતુ આવશ્યક નથી. અન્ય વર્ગ I ફ્યુઝન પ્રોટીનની જેમ, સ્પાઇક પ્રોટીન તેની પૂર્વ-ફ્યુઝન રચનામાં મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિમાં હોય છે. એસ 2 પ્રદેશમાં હેપ્ટેડ પુનરાવર્તનને વિસ્તૃત સિક્સ-હેલિક્સ બંડલમાં ફરીથી ફોલ્ડ કરવા માટે પ્રેરિત કરવા માટે એક નાટકીય રચનાત્મક પરિવર્તન શરૂ થાય છે, જેના કારણે ફ્યુઝન પેપ્ટાઇડ કોષ પટલ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને વાયરલ અને કોષ પટલને નજીક લાવે છે. રિસેપ્ટર બંધન અને પ્રોટીઓલિટિક ક્લેવેજ (કેટલીકવાર "પ્રાઇમિંગ" તરીકે ઓળખાય છે) જરૂરી છે, પરંતુ આ રચનાત્મક પરિવર્તન માટે વધારાના ટ્રિગર્સ કોરોનાવાયરસ અને સ્થાનિક વાતાવરણના આધારે બદલાય છે. સાર્સ-કોવીના ઈન વિટ્રો અભ્યાસો કેલ્શિયમની સાંદ્રતા પર નિર્ભરતા સૂચવે છે. કોરોનાવાયરસ માટે અસામાન્ય રીતે, ચેપી શ્વાસનળીનો સોજો વાયરસ, જે પક્ષીઓને ચેપ લગાડે છે, તે માત્ર નીચા પીએચ દ્વારા જ પેદા થઈ શકે છે; અન્ય કોરોનાવાયરસ માટે, નીચા પીએચ પોતે ટ્રિગર નથી પરંતુ પ્રોટીઝની પ્રવૃત્તિ માટે જરૂરી હોઈ શકે છે, જે બદલામાં ફ્યુઝન માટે જરૂરી છે. પટલ સંમિશ્રણનું સ્થાન-પ્લાઝ્મા પટલ પર અથવા એન્ડોસોમ્સમાં-રચનાત્મક પરિવર્તન માટે આ ટ્રિગર્સની ઉપલબ્ધતાના આધારે બદલાઈ શકે છે. વાયરલ અને સેલ મેમ્બ્રેનનું ફ્યુઝન યજમાન સેલ સાયટોસોલમાં વાયરસના પોઝિટિવ-સેન્સ આરએનએ જીનોમના પ્રવેશને મંજૂરી આપે છે, જે પછી વાયરલ પ્રોટીનની અભિવ્યક્તિ શરૂ થાય છે. વાયરલ અને યજમાન કોષ પટલના સંમિશ્રણ ઉપરાંત, કેટલાક કોરોનાવાયરસ સ્પાઇક પ્રોટીન ચેપગ્રસ્ત કોષો અને પડોશી કોષો વચ્ચે પટલ સંમિશ્રણ શરૂ કરી શકે છે, જે સિન્સિટીયા બનાવે છે. આ વર્તણૂક સેલ કલ્ચરમાં ચેપગ્રસ્ત કોષોમાં જોઇ શકાય છે. SARS-CoV, MERS-CoV અને SARS-CoV-2 સાથે ચેપથી દર્દીના પેશીઓના નમૂનાઓમાં સિન્સિટીયા જોવા મળ્યો છે, જોકે કેટલાક અહેવાલો SARS-CoV અને SARS-CoV-2 સ્પાઇક્સ વચ્ચે સિન્સિટીયા રચનામાં તફાવતને પ્રકાશિત કરે છે, જે S1/S2 ક્લેવેજ સાઇટની નજીકના અનુક્રમ તફાવતોને આભારી છે. રોગપ્રતિકારક શક્તિ કારણ કે તે વાયરસની સપાટી પર ખુલ્લી પડે છે, સ્પાઇક પ્રોટીન એ એક મુખ્ય એન્ટિજેન છે જેના માટે તટસ્થ એન્ટિબોડીઝ વિકસાવવામાં આવે છે. તેનું વ્યાપક ગ્લાયકોસિલેશન ગ્લાયકેન શીલ્ડ તરીકે કામ કરી શકે છે જે રોગપ્રતિકારક તંત્રમાંથી એપિટોપ્સને છુપાવે છે. સાર્સ અને કોવિડ-19 રોગચાળાના ફાટી નીકળવાના કારણે, સાર્સ-કોવ અને સાર્સ-કોવ-2 સ્પાઇક પ્રોટીનની એન્ટિબોડીઝનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. SARS-CoV અને SARS-CoV-2 સ્પાઇક પ્રોટીન માટે એન્ટિબોડીઝની ઓળખ કરવામાં આવી છે જે રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્ર પર લક્ષિત એપિટોપ અથવા રચનાત્મક પરિવર્તનની પ્રક્રિયામાં દખલ કરે છે. ચેપગ્રસ્ત વ્યક્તિઓના મોટાભાગના એન્ટિબોડીઝ રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્રને લક્ષ્ય બનાવે છે. તાજેતરમાં સ્પાઇક પ્રોટીનના S2 પેટા એકમને લક્ષ્યાંકિત કરતી એન્ટિબોડીઝ વિવિધ પ્રકારો સામે વ્યાપક તટસ્થ પ્રવૃત્તિઓ સાથે નોંધવામાં આવી છે. કોવિડ-19 પ્રતિક્રિયા રસીઓ કોવિડ-19 રોગચાળાના પ્રતિભાવમાં, એમ. આર. એન. એ. રસીઓ અને વાયરલ વેક્ટર રસીઓ સહિત વિવિધ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને સંખ્યાબંધ કોવિડ-19 રસીઓ વિકસાવવામાં આવી છે. મોટાભાગની રસીના વિકાસમાં સ્પાઇક પ્રોટીનને લક્ષ્ય બનાવવામાં આવ્યું છે. રેસ્પિરેટરી સિન્સિટિયલ વાયરસ અને SARS-CoVને ધ્યાનમાં રાખીને રસી સંશોધનમાં અગાઉ ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીકોના આધારે, ઘણા SARS-CoV-2 રસી વિકાસના પ્રયત્નોએ રચનાઓનો ઉપયોગ કર્યો છે જેમાં સ્પાઇક પ્રોટીનની પૂર્વ-ફ્યુઝન રચનાને સ્થિર કરવા માટે પરિવર્તનનો સમાવેશ થાય છે, જે આ રચનામાં ખુલ્લા એપિટોપ્સ સામે એન્ટિબોડીઝના વિકાસને સરળ બનાવે છે. જાન્યુઆરી 2023માં પ્રકાશિત થયેલા એક અભ્યાસ અનુસાર, રસી પછીના મ્યોકાર્ડાઇટિસ (વિ. નિયંત્રણ કે જે તંદુરસ્ત રહ્યું) વિકસિત કરનારા લોકોમાં એન્ટિબોડીઝ દ્વારા બંધાયેલ સંપૂર્ણ લંબાઈના સ્પાઇક પ્રોટીનનું નોંધપાત્ર રીતે ઊંચું સ્તર જોવા મળ્યું હતું. જો કે, આ પરિણામો ગંભીર તબીબી પરિણામોને રોકવા માટે કોવિડ-19 સામે રસીકરણની તરફેણ કરતા જોખમ-લાભ ગુણોત્તરમાં ફેરફાર કરતા નથી. મોનોક્લોનલ એન્ટિબોડીઝ મોનોક્લોનલ એન્ટિબોડીઝ કે જે સ્પાઇક પ્રોટીનના રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્રને લક્ષ્ય બનાવે છે તે કોવિડ-19 સારવાર તરીકે વિકસાવવામાં આવી છે. 8 જુલાઈ, 2021 સુધીમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ત્રણ મોનોક્લોનલ એન્ટિબોડી ઉત્પાદનોને કટોકટીના ઉપયોગની મંજૂરી મળી હતીઃ બામલાનિવિમેબ/એટેસેવિમેબ, કેસિરિવિમેબ/ઇમડેવિમેબ અને સોટ્રોવિમેબ. આ એન્ટિબોડીઝ માટે ઓછી સંવેદનશીલ હોય તેવા SARS-CoV-2 સ્વરૂપોમાં વધારો થવાને કારણે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં બામલાનિવિમેબ/એટસેવિમેબની ભલામણ કરવામાં આવી ન હતી. કોવિડ-19 રોગચાળા દરમિયાન, સાર્સ-કોવ-2 વાયરસના જીનોમને ઘણી વખત અનુક્રમિત કરવામાં આવ્યો હતો, જેના પરિણામે હજારો અલગ-અલગ સ્વરૂપોની ઓળખ થઈ હતી. આમાંના ઘણા પરિવર્તન ધરાવે છે જે સ્પાઇક પ્રોટીનના એમિનો એસિડ ક્રમને બદલે છે. જુલાઈ 2020ના વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થાના વિશ્લેષણમાં, ઓ. આર. એફ. 1એ. બી. (જે મોટાભાગના વાયરસના બિન-માળખાકીય પ્રોટીનને એન્કોડ કરે છે) પછી, સ્પાઇક (એસ) જનીન જિનોમમાં બીજા ક્રમનું સૌથી વધુ વારંવાર પરિવર્તન પામેલું જનીન હતું. સ્પાઇક જનીનમાં ઉત્ક્રાંતિ દર એકંદરે જનીનમાં જોવા મળતા વિકાસ દર કરતાં વધારે છે. SARS-CoV-2 જીનોમના વિશ્લેષણ સૂચવે છે કે સ્પાઇક પ્રોટીન ક્રમમાં કેટલીક સાઇટ્સ, ખાસ કરીને રીસેપ્ટર-બંધનકર્તા ક્ષેત્રમાં, ઉત્ક્રાંતિ વિષયક મહત્વની છે અને સકારાત્મક પસંદગીમાંથી પસાર થઈ રહી છે. સ્પાઇક પ્રોટીન પરિવર્તન ચિંતામાં વધારો કરે છે કારણ કે તે ચેપ અથવા સંક્રમણક્ષમતાને અસર કરી શકે છે, અથવા રોગપ્રતિકારક શક્તિને દૂર કરવામાં મદદ કરી શકે છે. મ્યુટેશન D614G બહુવિધ વાયરલ વંશમાં સ્વતંત્ર રીતે ઊભું થયું છે અને અનુક્રમિત જીનોમમાં પ્રબળ બન્યું છે; સંભવતઃ વાયરલ સપાટી પર સ્પાઇક્સની ઘનતામાં વધારો, બંધનકર્તા-સક્ષમ રચનાઓના પ્રમાણમાં વધારો અથવા સ્થિરતામાં સુધારો થવાને કારણે તેની સંક્રામકતા અને સંક્રમણક્ષમતામાં ફાયદા હોઈ શકે છે, પરંતુ તે રસીઓને અસર કરતું નથી. પરિવર્તન N501Y એ SARS-CoV-2 ના આલ્ફા, બીટા, ગામા અને ઓમીક્રોન પ્રકારો માટે સામાન્ય છે અને તેણે ચેપ અને પ્રસારણમાં વધારો કરવામાં, રસીની અસરકારકતામાં ઘટાડો કરવામાં અને SARS-CoV-2 ની નવી ઉંદર પ્રજાતિઓને ચેપ લગાડવાની ક્ષમતામાં ફાળો આપ્યો છે. N501Y માનવ ACE2 માટે સ્પાઇકની આત્મીયતામાં લગભગ 10 ગણો વધારો કરે છે, જે આત્મીયતા અને ચેપીતા વચ્ચેનો સંબંધ જટિલ હોવા છતાં આ પરિવર્તન દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવેલા કેટલાક તંદુરસ્તીના ફાયદાઓને આધાર આપી શકે છે. પરિવર્તન P681R ફ્યુરિન ક્લેવેજ સાઇટને બદલે છે, અને SARS-CoV-2 ડેલ્ટા વેરિઅન્ટની વધતી ચેપ, પ્રસારણ અને વૈશ્વિક અસર માટે જવાબદાર છે. સ્થિતિ E484 પર પરિવર્તન, ખાસ કરીને E484K, રોગપ્રતિકારક મુક્તિ અને ઘટાડેલા એન્ટિબોડી બંધન સાથે સંકળાયેલા છે. SARS-CoV-2 ઓમીક્રોન વેરિઅન્ટ સ્પાઇક પ્રોટીનમાં અસામાન્ય રીતે વધુ સંખ્યામાં પરિવર્તન માટે નોંધપાત્ર છે. SARS CoV-2 સ્પાઇક જનીન (S જનીન, S-જનીન) પરિવર્તન 69-70 ડેલ (Δ 69-70) તાકપાથ પીસીઆર પરીક્ષણ તપાસને તેના S જનીન લક્ષ્ય સાથે જોડવાનું કારણ બને છે, જે SARS CoV-2 પોઝિટિવ નમૂનાઓમાં S જનીન લક્ષ્ય નિષ્ફળતા (SGTF) તરફ દોરી જાય છે. આ અસરનો ઉપયોગ આલ્ફા વેરિઅન્ટ અને ઓમીક્રોન વેરિઅન્ટના પ્રસાર પર નજર રાખવા માટે માર્કર તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. બીમારીમાં વધારાની મુખ્ય ભૂમિકા 2021 માં, સર્ક્યુલેશન રિસર્ચ એન્ડ સાલ્કનો એક નવો અભ્યાસ હતો જે સાબિત કરે છે કે કોવિડ-19 માત્ર શ્વસન રોગ જ નહીં, પણ એક વાહિની રોગ પણ હોઈ શકે છે. વૈજ્ઞાનિકોએ એક "સ્યુડોવાયરસ" બનાવ્યું, જે SARS-CoV-2 સ્પાઇક પ્રોટીનથી ઘેરાયેલું છે પરંતુ કોઈ વાસ્તવિક વાયરસ વિના. અને સ્યુડોવાયરસના પરિણામે પ્રાણીઓના નમૂનાઓના ફેફસાં અને ધમનીઓને નુકસાન થયું હતું. તે દર્શાવે છે કે SARS-CoV-2 સ્પાઇક પ્રોટીન એકલા જ વેસ્ક્યુલર રોગનું કારણ બની શકે છે અને કેટલાક કોવિડ-19 દર્દીઓને સમજાવી શકે છે જેઓ એક જ સમયે સ્ટ્રોક અથવા માનવ શરીરના અન્ય ભાગોમાં અન્ય વેસ્ક્યુલર સમસ્યાઓથી પીડાતા હતા. ટીમે વાયરસની પ્રતિકૃતિ ક્ષમતાઓને દૂર કરીને પ્રક્રિયાને પુનરાવર્તિત કરી અને વેસ્ક્યુલર કોષો પર ફરીથી સમાન નુકસાનકારક અસર દર્શાવી. કોવિડ-19 રોગચાળા દરમિયાન ખોટી માહિતી, કોવિડ-19 રસીઓમાં સ્પાઇક પ્રોટીનની ભૂમિકા સંબંધિત કોવિડ-19 વિશેની રસીકરણ વિરોધી ખોટી માહિતી સોશિયલ મીડિયા પ્લેટફોર્મ પર ફેલાવવામાં આવી હતી. સ્પાઇક પ્રોટીનને ખતરનાક રીતે "સાયટોટોક્સિક" અને એમ. આર. એન. એ. રસીઓ હોવાનું કહેવાય છે, તેથી તે પોતે જોખમી છે. સ્પાઇક પ્રોટીન સાયટોટોક્સિક અથવા ખતરનાક નથી. રસી-પ્રેરિત વાયરલ શેડિંગની ઘટનાના ખોટા સંકેતમાં, રસી અપાયેલા લોકો દ્વારા સ્પાઇક પ્રોટીન "શેડ" હોવાનું પણ કહેવામાં આવ્યું હતું, જે કોવિડ-19 માટે ઉપયોગમાં લેવાતી રસીઓથી વિપરીત જીવંત-વાયરસ રસીઓની દુર્લભ અસર છે. સ્પાઇક પ્રોટીનનું "શેડિંગ" શક્ય નથી. ઉત્ક્રાંતિ, સંરક્ષણ અને પુનઃસંયોજન વર્ગ I ફ્યુઝન પ્રોટીન, એક જૂથ કે જેના સારી લાક્ષણિકતા ધરાવતા ઉદાહરણોમાં કોરોનાવાયરસ સ્પાઇક પ્રોટીન, ઈન્ફલ્યુએન્ઝા વાયરસ હેમેગ્લુટિનિન અને એચ. આય. વી. જી. પી. 41 નો સમાવેશ થાય છે, તે ઉત્ક્રાંતિ સંબંધિત હોવાનું માનવામાં આવે છે. મેમ્બ્રેન ફ્યુઝન માટે જવાબદાર સ્પાઇક પ્રોટીનનો S2 પ્રદેશ રીસેપ્ટર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે જવાબદાર S1 પ્રદેશ કરતાં વધુ સંરક્ષિત છે. S1 પ્રદેશ નોંધપાત્ર વૈવિધ્યકરણ પસંદગીમાંથી પસાર થયો હોવાનું જણાય છે. એસ1 પ્રદેશમાં, એન-ટર્મિનલ ડોમેન (એનટીડી) સી-ટર્મિનલ ડોમેન (સીટીડી) કરતાં વધુ સંરક્ષિત છે. એનટીડીનું ગેલેક્ટીન જેવું પ્રોટીન ફોલ્ડ માળખાકીય રીતે સમાન સેલ્યુલર પ્રોટીન સાથેનો સંબંધ સૂચવે છે જેમાંથી તે યજમાન પાસેથી જનીન કેપ્ચર દ્વારા વિકસિત થયું હોઈ શકે છે. એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે સીટીડી જનીન ડુપ્લિકેશન દ્વારા એનટીડીમાંથી વિકસિત થઈ હોઈ શકે છે. સીટીડીની સપાટી-ખુલ્લી સ્થિતિ, યજમાન રોગપ્રતિકારક શક્તિ માટે સંવેદનશીલ, આ પ્રદેશને ઉચ્ચ પસંદગીયુક્ત દબાણ હેઠળ મૂકી શકે છે. વિવિધ કોરોનાવાયરસ સીટીડીની રચનાઓની સરખામણી સૂચવે છે કે તેઓ વૈવિધ્યપૂર્ણ પસંદગી હેઠળ હોઈ શકે છે અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં, દૂરથી સંબંધિત કોરોનાવાયરસ કે જે સમાન કોષ-સપાટીના રીસેપ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે તે અભિસારી ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા આમ કરી શકે છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ કોરોનાવાયરસ પ્રોટીન વાયરલ પ્રોટીન વર્ગ વાયરલ માળખાકીય પ્રોટીન