A Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban végzett szuperszámítógépes szimulációk kimutatták, hogy a COVID-2-et okozó vírus domináns törzse, a SARS-CoV-19 G formája olyan konformációra mutált, amely lehetővé teszi számára, hogy könnyebben kapcsolódjon a gazdaszervezet receptoraihoz, ugyanakkor érzékenyebb is. antitestekre, mint az eredeti D forma. Köszönetnyilvánítás: Los Alamos Nemzeti Laboratórium
A domináns G-formájú Spike fehérje gyakrabban „felteszi a fejét”, hogy megragadja a receptorokat, de ez sebezhetőbbé teszi a semlegesítéssel szemben.
A nagyszabású szuperszámítógépes szimulációk atomi szinten azt mutatják, hogy a domináns G alakú változat a Covid-19- okozó vírus fertőzőbb, részben azért, mert más változataihoz képest nagyobb a képessége, hogy könnyebben kötődjön a szervezetben a célgazda receptorhoz. A Los Alamos National Laboratory által vezetett csapat kutatási eredményei rávilágítanak a G-forma általi fertőzés és az ellene kialakuló antitest-rezisztencia mechanizmusára, ami segíthet a jövőbeni vakcinafejlesztésben.
„Azt találtuk, hogy a Spike fehérje alapvető építőkövei közötti kölcsönhatások szimmetrikusabbá válnak a G formában, és ez több lehetőséget ad a gazdaszervezetben – bennünk lévő – receptorokhoz való kötődésére” – mondta Gnana Gnanakaran, a tanulmány megfelelő szerzője. újság, amely a közelmúltban jelent meg Tudomány előlegek. "De ugyanakkor ez azt jelenti, hogy az antitestek könnyebben semlegesíthetik. Lényegében a változat felteszi a fejét, hogy a receptorhoz kötődjön, ami lehetőséget ad az antitesteknek, hogy megtámadják.”
A kutatók tudták, hogy a D614G néven is ismert változat fertőzőbb, és antitestekkel semlegesíthető, de nem tudták, hogyan. Az új munka több mint egymillió egyedi atomot szimulál, és körülbelül 24 millió CPU-órányi szuperszámítógép-időt igényel, így az új munka molekuláris szintű részletekkel szolgál a variáns Spike viselkedéséről.
Jelenlegi vakcinák SARS koronavírus-2, a COVID-19-et okozó vírus, a vírus eredeti D614 formáján alapulnak. A G-változat új megértése – a G-forma legkiterjedtebb szuperszámítógépes szimulációja atomi szinten – azt jelentheti, hogy gerincet kínál a jövőbeli vakcinák számára.
A csapat 614 elején fedezte fel a D2020G változatot, amikor a SARS-CoV-19 vírus által okozott COVID-2 világjárvány egyre erősödött. Ezeket az eredményeket ben tették közzé Sejt. A tudósok mutációt figyeltek meg a Spike fehérjében. (Minden változatban a Spike fehérje adja a vírus jellegzetes koronáját.) Ez a D614G mutáció, amelyet az aminoról neveztek el. sav a SARS-CoV-614 genom 2. pozíciójában, amely aszparaginsavval helyettesített, néhány héten belül globálisan érvényesült.
A Spike fehérjék egy specifikus receptorhoz kötődnek, amely számos sejtünkben megtalálható a Spike receptorkötő doménjén keresztül, ami végül fertőzéshez vezet. Ez a kötődés megköveteli, hogy a receptorkötő domén szerkezetileg átmenjen egy zárt konformációból, amely nem tud kötődni, egy nyitott konformációba, amely képes.
Az új kutatásban végzett szimulációk azt mutatják, hogy a Spike építőelemei közötti kölcsönhatások szimmetrikusabbak az új G-forma variánsban, mint az eredeti D-alakú törzsben. Ez a szimmetria több vírustüskéhez vezet a nyílt konformációban, így könnyebben megfertőzheti az embert.
A Los Alamos-i posztdoktori ösztöndíjasokból álló csapat – Rachael A. Mansbach (jelenleg a Concordia Egyetem fizika adjunktusa), Srirupa Chakraborty és Kien Nguyen – vezette a vizsgálatot a két variáns több mikroszekundumos méretű szimulációjával a két változat mindkét konformációjában. receptorkötő domén, hogy megvilágítsa, hogyan lép kölcsönhatásba a Spike fehérje mind a gazdareceptorral, mind a semlegesítő antitestekkel, amelyek segíthetnek megvédeni a gazdát a fertőzéstől. A kutatócsoport tagjai között volt még Bette Korber, a Los Alamos National Laboratory munkatársa és David C. Montefiori, a Duke Human Vaccine Institute munkatársa.
A csapat köszönetet mond Paul Webernek, a Los Alamos Institutional Computing részlegének vezetőjének, hogy hozzáférést biztosított a laboratórium szuperszámítógépeihez ehhez a kutatáshoz.
Hivatkozás: „A SARS-CoV-2 Spike D614G változata a nyitott konformációs állapotot részesíti előnyben”, Rachael A. Mansbach, Srirupa Chakraborty, Kien Nguyen, David C. Montefiori, Bette Korber, S. Gnanakaran, 16. április 2021., Tudomány előlegek.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf3671
Finanszírozás: A projektet a Los Alamos Laboratory által irányított kutatási és fejlesztési projekt, a 20200706ER, az igazgatói posztdoktori ösztöndíj és a Los Alamos-i Nonlinear Studies Központ posztdoktori programja támogatta.
