Ochronny wpływ przebytej infekcji i szczepień na zakażenie Omicron SARS-CoV-2

W niedawnym badaniu opublikowanym w bioRxiv* Serwer preprint Naukowcy zbadali wpływ mutacji w potencjalnie niebezpiecznych wariantach SARS-CoV-2 (LZO) na przenoszenie wirusa.

tło

Wirusy mogą stale dostosowywać się do swoich komórek gospodarza, mutując w odpowiedzi na szereg sił selekcyjnych. Mutanty SARS-CoV-2 wykazały doskonałe unikanie odporności w populacji i zwiększone powinowactwo do czynników gospodarza, w szczególności komórkowego receptora enzymu konwertującego angiotensynę-2 (ACE-2). Ale siły w układzie oddechowym wpływają na partnerów wiążących, co rodzi pytanie o powinowactwo, a także stabilność siły, jaką wykazuje asocjacja SARS-CoV-2:ACE2, może być czynnikiem w selekcji mutantów.

o studiowaniu

W tym badaniu naukowcy zbadali wpływ zmian aminokwasów w LZO SARS-CoV-2 na kinetykę domeny wiążącej receptor (RBD): wiązanie ACE2 w obecności i przy braku ładunku egzogennego.

Zespół zaproponował konstrukty białek fuzyjnych składające się z zewnętrznej domeny ludzkiego receptora ACE2 połączonej łącznikiem polipeptydowym z RBD SARS-CoV-2 szczepu typu dzikiego (wt) oraz SARS-CoV-2 Alpha, Beta, Lotne związki organiczne Delta i Gamma. Uwiązane kompleksy ligandów i kulka magnetyczna zostały przymocowane do szklanej powierzchni. Za pomocą pęsety magnetycznej (MT) zespół zbadał interakcję między RBD i ACE2 przy różnych wartościach stałej siły.

Oceniono również częste wiązanie i dysocjację interakcji między ACE2 i SARS-CoV-2 RBD w różnych warunkach stresowych. Ponadto zespół opisał stabilizację siły za pomocą F_1/2czyli siła punktu środkowego, w którym istnieje równe prawdopodobieństwo umieszczenia układu w postaci niezwiązanej lub związanej.

Na część dyskretną nałożono model dwustanowy (s_dis) wyprowadzić F_1/2. Czasy przebywania w sprawach ograniczonych i oderwanych zostały określone jako funkcja władzy. Stała równowagi monomolekularnej K_dr^TL Jak również dwucząsteczkowa stała dysocjacji K_drI _sol Znormalizowano go do masy i porównano z lotnymi związkami organicznymi.

wyniki

Przy siłach większych niż 25 pN, ACE2 rozwinął się z charakterystyczną sygnaturą rozwijania, umożliwiając identyfikację określonych lin. Przy siłach mniejszych niż 10 pN, gdy domeny białkowe są w konfiguracji złożonej, łącznik zapewnia, że ​​łącznik i akceptor pozostają blisko siebie podczas dysocjacji, ułatwiając ponowne połączenie.

Przy niskich siłach wiązanie jest w dużej mierze generowane, ale zwiększona siła skutkuje przedłużonymi okresami separacji między wiążącymi się partnerami. Pomiar zależności siłowej oddziaływania RBD:ACE2 umożliwił dostęp do stabilności siły równowagi, jak również do kinetyki oddziaływań.

Średnie czasy przebywania, tau_dis i Tao_ograniczony, odzwierciedla wykładniczą zależność od siły. Nakładanie się czasów przebywania w stanach ograniczonych i zdysocjowanych zapewniło alternatywną metodę określania siły punktu środkowego F_1/2.

Zespół znalazł doskonałą zgodność w wartościach bezwzględnych i różnicach między LZO zawierającymi F_1/2 Wartości obliczono z wykorzystaniem modelu dwustanowego. Dla wszystkich struktur czas życia stanu dyskretnego rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem wytrzymałości. Natomiast czas życia stanu związanego siłą związanego ze wszystkimi LZO został skrócony. Jednak zależność Tao_ograniczony Ich mocne strony różnią się w zależności od LZO.

Zgodnie z odkryciem większego F_1/2 W przypadku SARS-CoV-2 Alpha zespół zaobserwował wzrost tau_ograniczony w stosunku do alfa w porównaniu do masy w całym obserwowanym zakresie siły, co wskazuje na większą stabilność siły alfa. Inne LZO mają podobny czas życia w stanie związanym ciężarem pod wpływem siły, co jest zgodne z tożsamością F_1/2 Wartość.

Zależność wytrzymałości od trwałości wiązania różni się znacznie w przypadku LZO, co prowadzi do dużej różnicy w czasie życia indukcji przy braku obciążenia tau._{0, związany} i Tao_{0, dis}. Zespół zauważył dobrą zgodność między podobieństwami obliczonymi w teście pojedynczej cząsteczki a wartościami uzyskanymi z konwencjonalnych pomiarów powinowactwa, co wskazuje, że obserwacje stałej siły MT są wystarczająco bliskie równowadze, aby umożliwić ekstrapolację do siły zerowej.

Ponadto statystyki wykazały wyraźne rozróżnienie między konwergencją przy zerowej sile a obserwowaną stabilnością pod obciążeniem mechanicznym. Warto zauważyć, że ponieważ wszystkie LZO wykazywały większe powinowactwo niż masa, Alpha wykazywała większą stabilność wytrzymałościową. Obserwuje się wyraźne rozróżnienie między konwergencją termodynamiczną a stabilnością sił w różnych wiązaniach międzycząsteczkowych. Oznacza to, że stabilność siły powinna być traktowana jako niezależne kryterium przy ocenie LZO.

wniosek

Wyniki badania pokazują, że test powinowactwa wiązania może skutecznie ocenić powinowactwo i stabilność siły różnych LZO SARS-CoV-2, które wiążą się z ACE2. W przeciwieństwie do konwencjonalnych testów powinowactwa w masie, test dostarczył więcej informacji na temat dynamiki i stabilności wiązania pod wpływem naprężeń mechanicznych, symulując rzeczywiste warunki wiązania w dynamicznym środowisku układu oddechowego. Podczas gdy LZO SARS-CoV-2 Alpha, Beta, Gamma i Delta miały większe powinowactwo do ACE2 niż do wt, tylko Alpha VOC miał większą stabilność siły.

*Ważna uwaga

bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie są recenzowane i dlatego nie powinny być uważane za rozstrzygające, kierujące praktyką kliniczną/zachowaniami zdrowotnymi lub traktowane jako twarde informacje.