Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

La trasmissione rapida delle varianti di N501Y può essere dovuto gli effetti favorevoli sull'associazione del ricevitore ospite

La pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19) ha risultato dentro oltre due milione morti universalmente, sopra dall'cento milione casi riferiti fin qui. Il virus che la causa, il coronavirus 2 (SARS-CoV-2), legature di sindrome respiratorio acuto severo alla cellula ospite dal suo ricevitore, l'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2). È riferito che il Regno Unito e gli sforzi sudafricani possono avere più alte capacità della trasmissione dovuto le sostituzioni dell'amminoacido sulla proteina della punta SARS-CoV-2. Sebbene la patogenesi di malattia rimanga poco chiara, oltre alla risposta ospite mediata da SARS-CoV-2, questi nuovi sforzi sembri anche partecipare alle differenze nella trasmissione, nell'infettività e nella severità della malattia

Ora, nella nuova ricerca inviata al bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare, gli scienziati utilizzano una struttura sperimentale del dominio della punta RBD co-cristallizzato con la parte del ricevitore ACE2 e di parecchi in silico metodi per analizzare gli impatti possibili di tre sostituzioni dell'amminoacido (punta K417N, E484K, N501Y) riguardo all'associazione ACE2.

Rappresentazione schematica del dominio della glicoproteina della punta, compreso i domini funzionali S1 nell
Rappresentazione schematica del dominio della glicoproteina della punta, compreso i domini funzionali S1 nell'sottounità (NTD, dominio del N-terminale; RBD, dominio dell'ricevitore-associazione; RBM, ricevitore-associazione; SD1/2: sottodomini 1 e 2) e S2 nell'sottounità (FP, peptide di fusione; Il TM, dominio del transmembrane. N ed i domini terminali di CT sono indicati. Le frecce denotano i siti di fenditura della proteasi. Pc: Convertases di Proprotein.

La proteina virale della punta

Il virus è un virus a RNA avvolto con un esteso genoma, circa 30 kilobasi di lunghezza. Ha quattro proteine strutturali importanti, la punta (s), Nucleocapsid (n), busta (proteine della membrana e di E) (m). La proteina di S è una proteina del transmembrane che comprende due sottounità, lo S1 e lo S2, la prima associazione del ricevitore di mediazione e la fusione successiva di seconda mediazione fra il virus e la membrana cellulare come pure fusione della cella-cella.

SARS-CoV-2 sfrutta l
SARS-CoV-2 sfrutta l'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) per entrare nelle cellule bersaglio. Dopo l'associazione del ricevitore (1), la proteina del virus S è fenduto dalle proteasi quale furin/TMPRSS2 negli sottounità S1 e S2 (2) che media la fusione di S2-assisted (3) e la versione del genoma virale (4).

La proteina di S è quindi responsabile dell'infettività del virus e del suo transmissibility nel host. Lega alla molecola ACE2 via un piccolo dominio profilatura chiamato il dominio dell'ricevitore-associazione (RBD). Tuttavia, questa associazione dipende dalla fenditura della proteina della punta alla giunzione S1/S2 via un convertase del tipo di furin del proprotein nella cellula ospite. Ulteriore fenditura delle proteine della punta egualmente si presenta all'interno delle cellule ospiti al sito di S2 sul dominio S2, che è essenziale per l'infezione efficiente.

L'importanza delle mutazioni

I virus, particolarmente virus a RNA, sono a cambiamenti mutational inclini, spesso con i cambiamenti associati nelle funzioni virali che contribuiscono a virulenza ed alla mortalità aumentate. Il SARS-CoV-2 ha subito parecchie mutazioni, con alcune nuove varianti che sono VOC-202012/01 (o VUI-202012/01 o B.1.1.7) e 501Y.V2 (o 20C/501Y.V2B.1.351), nel Regno Unito e la variante sudafricana, rispettivamente.

Entrambe questi hanno mutazioni ai siti chiave sul RBD, vale a dire, al tripletto K417N, E484K, N501Y nella variante sudafricana e N501Y da solo nello sforzo britannico.

Queste varianti stanno aumentando rapido di prevalenza, indicante che hanno più alto transmissibility che le più vecchie varianti. Lo studio corrente ha mirato a capire, via la modellistica degli approcci, come ACE2 e proteina della punta interattiva e come tali interazioni contribuiscono a patogenicità ed a predisposizione aumentate all'infezione.

struttura 3D del complesso. Il sistema cristallino della punta RBD e della parte del ricevitore ACE2 che interagisce con la punta è indicato come diagramma del fumetto. Il dominio della punta è in blu mentre il dominio ACE2 è nel grey. Le catene laterali della punta dei residui preveduti per essere importanti (con il nostro in silico protocollo, vedi la sezione di metodo) per l
struttura 3D del complesso. Il sistema cristallino della punta RBD e della parte del ricevitore ACE2 che interagisce con la punta è indicato come diagramma del fumetto. Il dominio della punta è in blu mentre il dominio ACE2 è nel grey. Le catene laterali della punta dei residui preveduti per essere importanti (con il nostro in silico protocollo, vedi la sezione di metodo) per l'interazione con ACE2 sono indicate nel rosso. Il Regno Unito e/o gli sforzi sudafricani sono evidenziati colorando i cambiamenti dell'amminoacido in questa regione in magenta. Tutte le catene laterali della punta indicate dovrebbero avere energie favorevoli di interazione con ACE2 ma E484 che è preveduto per avere interazioni molto deboli o sfavorevoli). Dal lato ACE2, le catene laterali che sono prevedute per contribuire favorevole all'interazione con la punta RBD sono indicate in limone. Soltanto ACE Y41 sembra avere interazioni molto limitate con la proteina della punta mentre, quando la proteina della punta porta Y alla posizione 501, ACE2 Y41 ha poi alcuni valori favorevoli di energia di interazione con la punta.

Metodi di studio

La mutagenesi sperimentale è uno strumento utile per studiare l'effetto di questi cambiamenti sulla stabilità. Tali effetti possono anche essere stimati facendo uso di un approccio modellante, con il PPIs fra la proteina mutante ed il suo ricevitore o partner. I dati extant di mutagenesi, confermati dall'analisi corrente, suggeriscono l'affinità aumentata ACE2 con la sostituzione di N501F mentre lasciano la sua espressione intatta.

I ricercatori hanno scelto di utilizzare gli strumenti di calcolo multipli, particolarmente quelli che possono riprodurre i dati sperimentali, per esplorare i vari beni strutturali degli amminoacidi, compreso il tipo di residuo, di sua posizione e di posizione riguardo alla struttura secondaria, se sepolto o esposto dal solvente e se ad un sito catalitico o all'interno di una regione flessibile.

La ricerca sperimentale più iniziale ha indicato che la mutazione di N501F conferisce affinità obbligatoria aumentata per il ACE2 sulla proteina della punta. Ciò non ha potuto essere misurata dalla maggior parte delle piattaforme modellanti utilizzate per valutare i cambiamenti nella stabilità alle superfici obbligatorie. Per questo motivo, lo studio corrente ha selezionato lo SPServer e gli strumenti dei pyDockEneRes per la loro utilità in questa area.

I ricercatori hanno paragonato i risultati ottenuti con questi metodi ai risultati sperimentali da cinque interazioni della proteina-proteina (PPIs) per valutare come hanno abbinato come pure capire le quali sostituzioni sono ben adattate ai metodi differenti di studio.

ACE2 K26 svolge il ruolo secondario

Lo studio corrente ha esplorato le mutazioni specifiche ACE2 che possono contribuire ai cambiamenti nell'affinità obbligatoria della punta. La mutazione di ACE2 S19P, comune in Africa, può proteggere dall'infezione diminuendo l'affinità della punta.

Uno studio più iniziale ha suggerito il mutante di K26R, comune in europei, ha potuto aumentare l'affinità spike-ACE2. I ricercatori nello studio presente hanno concluso, al contrario, che il residuo K26 non può svolgere un ruolo importante nella punta di modulazione che lega a ACE2 a causa della sua distanza dalla proteina della punta nel complesso di ACE2-spike.

Questo residuo è veduto coerente per indicare a partire dalla superficie della punta. Anche rappresentando la flessibilità della catena laterale, la distanza è troppo grande affinchè il legame dell'idrogeno accada.

Malgrado la distanza dalla regione obbligatoria della punta, una sostituzione K26 da arginina può permettere il legame aumentato dell'idrogeno, dovuto la presenza di molecole di acqua all'interfaccia. Alternativamente, la formazione di ponte di sale fra il residuo K26 e il E22 e le obbligazioni polari fra e N90, hanno potuto piombo ad una stabilizzazione locale di questa regione del ricevitore con la mutazione di K26R, con conseguente energia libera più favorevole dell'associazione. Ulteriore ricerca è richiesta per confermare questa individuazione, che egualmente è supportata da altri studi.

Con la variante globalmente dominante della punta D614G di now, un aumento nell'affinità obbligatoria è ovvio malgrado la distanza di questo residuo dal RBD, essendo trovando all'interfaccia fra i protomers della punta.

Tre mutazioni ed il loro impatto

Lo studio corrente ha messo a fuoco su un simile effetto derivando dai cambiamenti in residui presenti sul RBD e quello stabilisce il contatto con il ricevitore ACE2. I sistemi cristallini sia del ACE2 che del RBD sono stati riferiti da vari più presto studia, puntato su capire come i residui specifici agiscono all'interfaccia.

I ricercatori hanno messo a fuoco pricipalmente sui cambiamenti negli amminoacidi nelle due nuove varianti a tre siti (K417, E484 e N501), che sono sull'interfaccia obbligatoria ACE2. Tali cambiamenti possono pregiudicare la folding proteico o c'è ne del multiplo interazioni intramolecolari ed intermolecolari dell'altra proteina.

Il N501, ha trovato in entrambi gli sforzi e K417, nello sforzo sudafricano soltanto, ha pregiudicato questa interazione, a differenza del E484, veduto negli ultimi. Il punteggio preveduto di interazione era più di meno favorevole, globale, per lo sforzo sudafricano che per la struttura originale o per la variante BRITANNICA.

Questo residuo N501 sulla punta libera è esposto dal solvente ma è sepolto dopo l'associazione spike-ACE2. È in una regione flessibile del ciclo e la sostituzione da Y non pregiudica la sua piegatura. Potrebbe formare alcuni legami idrogeni con K353 di ACE2.

La variante di Y nello sforzo BRITANNICO ha energia più favorevole di interazione con il ricevitore. La nuova catena laterale permette molte interazioni favorevoli con altri residui sulla proteina ACE2 quali l'pi-impilamento, l'interazione catione-pi ed il legame dell'idrogeno. Tali interazioni non covalenti hanno potuto rinforzare l'obbligazione. Tali cambiamenti dell'energetica sono spesso difficili da identificare in silico.

La mutazione di K417N egualmente permette la folding proteico adeguata ma può diminuire l'interazione abolendo il ponte di sale formato con D30 su ACE2, malgrado un certo potenziale di legame dell'idrogeno.

Il E484 è su un ciclo e non dà un contributo significativo a legare, probabilmente perché è troppo lontano e non può formare un ponte di sale. Inoltre, rimane esposto anche dopo l'associazione ACE2. La sostituzione dal K nella proteina della punta concede profilatura ma è meno favorevole per legare, forse perché è così vicino al residuo di ACE2 K31.

Quindi, tutte e tre le mutazioni sono meno favorevoli che il N501Y solo, rendendo l'interazione preveduta di ACE2-spike meno stabile per lo sforzo sudafricano che per lo sforzo BRITANNICO.

Quindi, lo studio indica che la mutazione di K417N dello sforzo sudafricano non cambia l'espressione della punta ma diminuisce la sua interazione con ACE2. La mutazione di E484K egualmente lascia l'espressione intatta, ma la sostituzione del K sembra aumentare l'affinità obbligatoria. Per contro, la piattaforma modellante mostra la meno energetica favorevole per il K, riguardante la E, a questo sito.

Questa discrepanza potrebbe essere dovuto un sistema di raschiatura difettoso o perché l'interfaccia è più flessibile di quanto preveduta. L'ultimo è difficile da valutare in silico. Un'altra spiegazione ha potuto essere l'effetto delle interazioni a lungo raggio fra queste sostituzioni e quelle all'interno dell'interfaccia RBD-ACE2.

Che cosa sono le implicazioni?

Sia le varianti BRITANNICHE che sudafricane hanno mutazioni fuori dell'interfaccia obbligatoria di ACE2-spike che può pregiudicare il transmissibility, l'infettività e l'affinità. All'interfaccia stessa, il cambiamento più importante è la sostituzione di N501Y per lo sforzo BRITANNICO.

Con la variante sudafricana, la presenza delle mutazioni di E484K e di K417N suggerisce una riduzione in associazione ACE2, l'effetto di cui può o non può compensare il potenziamento dovuto la mutazione di N501Y. La diffusione osservata piombo gli scienziati considerare questa variante come una con il pericolo potenzialmente maggior.

Se questo non può essere spiegato da affinità aumentata spike-ACE2, poichè lo studio corrente indica, il pericolo principale di questo sforzo può essere dovuto il riconoscimento alterato della proteina della punta neutralizzando gli anticorpi come conseguenza dei cambiamenti alla posizione 484 della punta e forse di altri residui. Nel frattempo, l'affinità aumentata per ACE2 video dallo sforzo BRITANNICO non può confer appena più alta infettività e transmissibility più rapido, ma maggior virulenza.

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Thomas, Liji. (2021, January 27). La trasmissione rapida delle varianti di N501Y può essere dovuto gli effetti favorevoli sull'associazione del ricevitore ospite. News-Medical. Retrieved on January 23, 2022 from https://www.news-medical.net/news/20210127/Rapid-transmission-of-N501Y-variants-may-be-due-to-favorable-effects-on-host-receptor-binding.aspx.

  • MLA

    Thomas, Liji. "La trasmissione rapida delle varianti di N501Y può essere dovuto gli effetti favorevoli sull'associazione del ricevitore ospite". News-Medical. 23 January 2022. <https://www.news-medical.net/news/20210127/Rapid-transmission-of-N501Y-variants-may-be-due-to-favorable-effects-on-host-receptor-binding.aspx>.

  • Chicago

    Thomas, Liji. "La trasmissione rapida delle varianti di N501Y può essere dovuto gli effetti favorevoli sull'associazione del ricevitore ospite". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20210127/Rapid-transmission-of-N501Y-variants-may-be-due-to-favorable-effects-on-host-receptor-binding.aspx. (accessed January 23, 2022).

  • Harvard

    Thomas, Liji. 2021. La trasmissione rapida delle varianti di N501Y può essere dovuto gli effetti favorevoli sull'associazione del ricevitore ospite. News-Medical, viewed 23 January 2022, https://www.news-medical.net/news/20210127/Rapid-transmission-of-N501Y-variants-may-be-due-to-favorable-effects-on-host-receptor-binding.aspx.