Den ursprungliga SARS-CoV-2-virusstammen som dök upp i början av 2020 kunde fästa vid sockerarter som kallas sialinsyror, som finns på ytan av mänskliga celler, en förmåga som senare stammar inte behöll.

Denna bindning hittades med en kombination av magnetisk resonans och extremt exakt högupplöst bildbehandling, utförd vid Rosalind Franklin Institute och University of Oxford, och publicerad i tidskriften Science denna vecka.

Denna unika förmåga hos den tidiga stammen ökar också möjligheten att det var så viruset först överfördes från djur till människor.

Efterföljande varianter av oro, som Delta och Omicron, har inte denna förmåga att ta sialinsyra och förlitar sig på receptorer på sina kronspetsar för att fästa till proteiner som kallas ACE2 på mänskliga celler.

Ett internationellt team ledd av forskare vid Rosalind Franklin Institute använde magnetisk resonans och komplexa avbildningstekniker för att undersöka ytterligare. Med hjälp av en kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopiteknik som kallas mättnadsöverföringsskillnad, utvecklade de en ny, sofistikerad analysmetod för att ta itu med det komplexa problemet. De har kallat tekniken universal saturation transfer analysis (uSTA).

Professor Ben Davis vid Rosalind Franklin Institute och University of Oxford, en av tidningens seniorförfattare, sa:"Två av de pågående mysterierna med coronavirus-pandemin är mekanismerna bakom virusöverföring och ursprunget till det zoonotiska språnget.

"Det finns bevis för att vissa influensavirus kan fånga sialinsyra på ytan av mänskliga värdceller, och detta har setts vid Middle Eastern Respiratory Syndrome (MERS), som är ett coronavirus. Även om SARS-CoV-2-varianter av oro inte hade visat denna mekanism, finner vår forskning att virusstammen som uppstod i början av 2020 kunde använda detta som ett sätt att komma in i mänskliga celler."

Bindningsmekanismen finns i änden av den N-terminala domänen, som är en del av viruset som utvecklas snabbare. Domänen har tidigare varit inblandad i sialinsyrabindning men tills Rosalind Franklin Institute-teamet tillämpade högupplöst precisionsavbildning och analys var detta obevisat.

När det gäller varför viruset har förkastat den sockerbindande funktionen när det har utvecklats till nya varianter, antar professor Davis att det kan vara nödvändigt för det initiala zoonotiska språnget in i människor från djur men att det sedan kan döljas tills det behövs igen - särskilt om funktionen i stort sett är skadlig för virusets uppdrag att replikera och infektion inom människor.

Fyndet korrelerar med bevis från den första vågen i Italien. Det italienska Genomics Consortium såg en korrelation mellan svårighetsgraden av COVID-19-sjukdomen och genetik, eftersom patienter med en viss genmutation - en som påverkar typen av sialinsyra på celler - var underrepresenterade på intensivvårdsavdelningar. Detta antydde att viruset hade lättare att infektera vissa genotyper jämfört med andra.

Professor James Naismith, chef för Rosalind Franklin Institute, säger:"Med vår ultrahöga precisionsavbildning och nya analysmetod kan vi se en tidigare okänd struktur i slutet av SARS-CoV-2-spiken. Det fantastiska är att vårt fynd korrelerar med vad de italienska forskarna noterade i den första vågen, vilket tyder på att detta var en nyckelroll vid tidig infektion.

"Den nya tekniken kan användas av andra för att belysa andra virala strukturer och svara på extremt detaljerade frågor. Det här arbetet är ett exempel på den unika teknik som Rosalind Franklin Institute inrättades för att utveckla." + Utforska vidare

Nanokroppar har nyckeln till att avbilda covid-19