Glycans of SARS-CoV-2 and other viruses: characteristics, function and possibilities of therapeutic use

Wirusy grypy oraz koronawirusy, w tym SARS-CoV-2, wykorzystują cząsteczki swojej powierzchniowej glikoproteiny S, aby łączyć się z komórkami żywiciela i rozpocząć infekcję w jego organizmie. Glikoproteina ta jest silnie glikozylowana, co między innymi wspomaga maskowanie wirusa przed układem immunologicznym gospodarza. Glikany domeny zewnątrzkomórkowej glikoproteiny S są kluczowymi elementami w kontekście ewolucji wirusów, ich zdolności transmisji międzygatunkowej oraz wewnątrzgatunkowej. Obecność glikanów oraz ich rozmieszczenie wpływają na zdolność łączenia się wirusów do ich określonych receptorów, co udowodnione jest poprzez badania wykorzystujące metody glikoinżynierii. W przypadku wirusów, w tym także SARS-CoV-2, glikany są kluczowym elementem w odpowiedzi immunologicznej na obecność takich patogenów. Ich rozplanowanie i obecność związane są także ze stanami patofizjologicznymi organizmu. Przykładowo, lekkie oraz ciężkie przypadki COVID-19 różnią się od siebie afukozylacją regionu Fc IgG pacjentów, która jest jednocześnie skorelowana z ich płcią. Dzięki metodom glikoinżynierii badania dowiodły obecności podatnych punktów na powierzchni płaszcza cukrowego koronawirusów, co zwiększa szansę na znalezienie szybszego i skuteczniejszego leku przeciw COVID-19. Ponadto, mechanizm działania przeciwciał anty-glikanowych w kontekście żywych, nieatenuowanych szczepionek otwiera możliwość poszukiwań o wiele dłużej działającej i skuteczniejszej formy szczepionki przeciw COVID-19.Influenza viruses and coronaviruses, including SARS-CoV-2, use the surface of their S glycoproteins to bind to the host’s cells and to begin infection in its organism. Those glycoproteins are strongly glycosylated, which, among others, endows their masking from the host’s immune system. Glycans on the surface of those glycoproteins are key elements in the context of viruses’ evolution and their inter- and intraspecies transmission. Their existence and layout affect their binding abilities to specific receptors, which has been proven by certain studies using glycoengineering. In the case of viruses, including SARS-CoV-2, glycans are also major factors in the host’s immune response towards this type of pathogens. Their inherence and distribution are connected to specific pathophysiological states of the organism. For instance, mild and heavy COVID-19 cases differ from each other based on afucosylation of patients’ IgG Fc region, which also correlates with their gender. Thanks to glycoengineering methods, studies have proven the existence of vulnerable places across coronaviruses’ glycan shield, which increases the chance of finding a faster and more efficient drug against COVID-19. Moreover, anti- glycan antibodies’ mechanism in the context of live, unattenuated vaccines opens possibilities towards discovering a much more successful and long-lasting type of COVID-19 vaccine