أظهرت محاكاة الكمبيوتر العملاق في مختبر لوس ألاموس الوطني أن الشكل G من SARS-CoV-2 ، السلالة المهيمنة للفيروس المسبب لـ COVID-19 ، قد تحور إلى شكل يسمح له بالارتباط بسهولة أكبر بمستقبلات المضيف ، بينما يكون أيضًا أكثر عرضة للإصابة به. للأجسام المضادة من الشكل D الأصلي. الائتمان: مختبر لوس ألاموس الوطني
بروتين سبايك G-Form المهيمن "يرفع رأسه" بشكل متكرر للتشبث بالمستقبلات ، لكن هذا يجعله أكثر عرضة للتحييد.
تظهر عمليات محاكاة الحواسيب العملاقة واسعة النطاق على المستوى الذري أن الشكل السائد لـ G هو البديل كوفيد-19- يعد الفيروس المسبب أكثر عدوى ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى قدرته الأكبر على الارتباط بسهولة بمستقبل المضيف المستهدف في الجسم ، مقارنة بالمتغيرات الأخرى. تبرز نتائج هذه الأبحاث من فريق بقيادة مختبر لوس ألاموس الوطني آلية كل من العدوى بواسطة الشكل G ومقاومة الجسم المضاد له ، مما قد يساعد في تطوير اللقاح في المستقبل.
قال جنانا جناناكاران Gnana Gnanakaran ، المؤلف المقابل لـ ورقة نشرت مؤخرا في علم السلف. لكن في الوقت نفسه ، هذا يعني أن الأجسام المضادة يمكنها بسهولة تحييدها. من حيث الجوهر ، فإن المتغير يرفع رأسه ليرتبط بالمستقبل ، مما يمنح الأجسام المضادة فرصة لمهاجمته ".
عرف الباحثون أن المتغير ، المعروف أيضًا باسم D614G ، كان أكثر عدوى ويمكن تحييده بواسطة الأجسام المضادة ، لكنهم لم يعرفوا كيف. بمحاكاة أكثر من مليون ذرة فردية وتتطلب حوالي 24 مليون ساعة من وقت الكمبيوتر العملاق لوحدة المعالجة المركزية ، يوفر العمل الجديد تفاصيل على المستوى الجزيئي حول سلوك Spike الخاص بهذا المتغير.
اللقاحات الحالية لـ السارس COV-2، الفيروس الذي يسبب COVID-19 ، يعتمد على الشكل الأصلي للفيروس D614. هذا الفهم الجديد لمتغير G - أكثر محاكاة الكمبيوتر العملاق شمولاً للصيغة G على المستوى الذري - قد يعني أنه يوفر العمود الفقري للقاحات في المستقبل.
اكتشف الفريق المتغير D614G في أوائل عام 2020 ، حيث كان جائحة COVID-19 الناجم عن فيروس SARS-CoV-2 في تصاعد. تم نشر هذه النتائج في الموبايل . لاحظ العلماء وجود طفرة في بروتين سبايك. (في جميع المتغيرات ، فإن بروتين سبايك هو الذي يعطي الفيروس خاصية الإكليل). حامض في الموضع 614 على جينوم SARS-CoV-2 الذي خضع لاستبدال حمض الأسبارتيك ، ساد عالميًا في غضون أسابيع.
ترتبط بروتينات سبايك بمستقبل محدد موجود في العديد من خلايانا من خلال مجال ارتباط مستقبل سبايك ، مما يؤدي في النهاية إلى الإصابة. يتطلب هذا الارتباط أن ينتقل مجال ربط المستقبل هيكليًا من التشكل المغلق ، الذي لا يمكنه الارتباط ، إلى التشكل المفتوح ، الذي يمكنه ذلك.
تظهر عمليات المحاكاة في هذا البحث الجديد أن التفاعلات بين اللبنات الأساسية للسبايك أكثر تناسقًا في متغير الشكل الجديد G من تلك الموجودة في سلالة الشكل D الأصلية. يؤدي هذا التناظر إلى المزيد من النتوءات الفيروسية في التشكل المفتوح ، بحيث يمكن أن تصيب الشخص بسهولة أكبر.
قاد فريق من زملاء ما بعد الدكتوراه من Los Alamos - Rachael A. مجال ربط المستقبلات لإلقاء الضوء على كيفية تفاعل بروتين سبايك مع كل من مستقبل المضيف ومع الأجسام المضادة المعادلة التي يمكن أن تساعد في حماية المضيف من العدوى. ضم أعضاء فريق البحث أيضًا بيت كوربر من مختبر لوس ألاموس الوطني ، وديفيد سي مونتيفوري ، من معهد ديوك للقاحات البشرية.
يتقدم الفريق بالشكر إلى Paul Weber ، رئيس قسم الحوسبة المؤسسية في Los Alamos ، لتوفير الوصول إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المختبر من أجل هذا البحث.
المرجع: "يفضل متغير SARS-CoV-2 Spike D614G حالة توافق مفتوحة" بقلم راشيل أ. مانسباخ ، سريروبا تشاكرابورتي ، كين نجوين ، ديفيد سي مونتيفوري ، بيت كوربر ، س. تقدم العلوم
DOI: 10.1126 / sciadv.abf3671
التمويل: تم دعم المشروع من قبل مختبر لوس ألاموس للبحوث والتطوير الموجهة لمشروع 20200706ER ، زمالة ما بعد الدكتوراه للمدير ، ومركز الدراسات غير الخطية لبرنامج ما بعد الدكتوراه في لوس ألاموس.
