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Le mutazioni nelle proteine della punta di SARS-CoV-2 selezionano per i cambiamenti dell'amminoacido, aumentando la stabilità della proteina

La malattia di coronavirus (COVID-19), che è causato dal coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo, continua a spargersi globalmente. Il 1° luglio 2021, oltre 182 milione casi di COVID-19 sono stati riferiti universalmente, che piombo alle morti di quasi 4 milioni.

Poichè gli sforzi della vaccinazione hanno cominciato nella maggior parte dei paesi, le nuove varianti minacciano l'efficacia dei vaccini COVID-19. Per esempio, le varianti SARS-CoV-2 con le mutazioni in loro proteina della punta (s) possono aumentare l'infettività, il rischio intensificato di morte e la fuga immune.

Studio: Le varianti SARS-CoV-2 stanno selezionando per le mutazioni della proteina della punta che aumentano la stabilità della proteina. Credito di immagine: Design_Cells/Shutterstock.com

Un gruppo dei ricercatori al dipartimento di fisica medica ed all'assistenza tecnica biomedica all'University College di Londra ha dimostrato che le mutazioni nella proteina di S di SARS-CoV-2 selezionano per i cambiamenti dell'amminoacido che provocano una proteina più stabile che altrimenti sarebbero state prevedute.

Sulla base della calcolazione di tutte le mutazioni possibili della proteina nella proteina di S di SARS-CoV-2, i ricercatori indicano che il un gran numero di varianti è più stabile di quanto preveduto confrontato ai precedenti. Lo studio, inviato al " server " della pubblicazione preliminare del bioRxiv*, evidenzia l'importanza della stabilità della proteina nella comprensione dell'evoluzione SARS-CoV-2.

Mutazioni SARS-CoV-2

Corrente, le nuove varianti di preoccupazione (VOCs) minacciano l'efficacia vaccino, poichè possono eludere la risposta immunitaria dell'organismo. Inoltre, queste varianti sono trasmesse facilmente da una persona ad un altro. Gli studi precedenti egualmente hanno indicato che queste varianti potrebbero aumentare il rischio di malattia e di morte severe fra le popolazioni vulnerabili.

Molti del SARS-CoV-2 VOCs contengono le mutazioni nella proteina di S quella confer un vantaggio al virus. Il virus può aumentare l'associazione del ricevitore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE-2), le alterazioni del sito di fenditura e l'evasione del sistema immunitario. Le mutazioni possono anche migliorare la stabilità della proteina.

Struttura della proteina della punta SARS-CoV-2. A) La struttura completa della struttura della proteina della punta di COVID (PDBID 6XVV), sottounità è colorata blu, arancio e grey. B) Il singolo sottounità della proteina della punta con i residui “dall'alfa„ variante ha colorato rosso e contrassegnato.

Facendo luce su questi beni può contribuire a determinare le differenze delle mutazioni, compreso la resistenza aumentata del vaccino o di infettività. A questo scopo, i ricercatori dello studio corrente hanno utilizzato i calcoli della folding proteico come strumento per individuare le mutazioni potenzialmente vantaggiose di SARS-CoV-2.

Una generalità di energia libera di Gibbs

La folding proteico è governata dal principio termodinamico di energia libera di Gibbs (ΔΔG), che specifica che la sequenza aminoacidica di proteina determina la sua struttura indigena. Questa struttura indigena ha il minimo ΔΔG.

Quando una mutazione nella sequenza aminoacidica di proteina accade, i cambiamenti in ΔΔG egualmente seguiranno. Nell'assistenza tecnica e nella progettazione della proteina, la previsione dei cambiamenti in ΔΔG è usata ordinariamente per l'ottimizzazione degli enzimi o la stabilità dei complessi della proteina. I ricercatori dello studio corrente recentemente hanno dimostrato che questo potrebbe funzionare come preannunciatore delle mutazioni che causano la destabilizzazione o danneggiamento di una proteina in un contesto del cancro.

ΔΔG nelle mutazioni SARS-CoV-2 determina la stabilità della proteina

Mentre la stabilità delle mutazioni nella proteina di S di SARS-CoV-2 è stata valutata negli studi precedenti, le analisi variabili ancora non sono state condotte. Le mutazioni della proteina di SARS-CoV-2 S sono probabili migliorare l'associazione ad altre molecole come pure forniscono una durata della vita più lunga prima di spiegamento termico.

Le informazioni strutturali della proteina, che sono state pubblicate recentemente per la proteina di S del SARS-CoV-2, sono necessarie per le previsioni calcolarici dei valori di ΔΔG.

Nel loro lavoro, i ricercatori calcolano il ΔΔG per ogni mutazione di senso sbagliato possibile nella proteina di SARS-CoV-2 S, che ammontava a complessivamente 19.440 mutazioni. Questi informazioni successivamente sono state descritte come la tariffa di mutazione “di sfondo„, che indica che le varianti emergenti SARS-CoV-2 esibiscono ΔΔG più basso e una proporzione elevata delle mutazioni di stabilizzazione di quanto preveduta.

Ciò che trova suggerisce quella stabilità della proteina, mentre rara, giochi un ruolo vitale nell'evoluzione di SARS-CoV-2. Ancora, la combinazione di mutazioni può provocare i cambiamenti sinergici alla stabilità di aumento, rivelante gli ordini evolutivi possibili per la mutazione.

Come ΔΔG si riferisce a SARS-CoV-2 VOCs

Intraprendendo alla loro ricerca un'azione ulteriore, i ricercatori hanno confrontato la distribuzione mutational di sfondo fra VOCs e SARS-CoV-2 “varianti di interesse (VOIs).„ Sia SARS-CoV-2 VOIs che VOCs sono stati trovati per esibire i valori significativamente più bassi di ΔΔG rispetto alla popolazione in serie, quindi indicante che queste varianti probabilmente evolutionarily sono state selezionate per le mutazioni di stabilizzazione o di destabilizzazione.

Considerevolmente, nessuno del VOCs sono stati trovati per contenere le mutazioni che stavano destabilizzando forte, che è stato definito come ΔΔG stima più maggior di 2,5 Kcal/mol. In generale, i ricercatori hanno concluso che un arricchimento statistico esiste per le mutazioni SARS-CoV-2 che stabilizzano la proteina di S rispetto ai precedenti.

Conclusione

“Questo lavoro evidenzia quelle mutazioni con un effetto stabilizzante sulla proteina della punta SARS-CoV-2 è uno dei driver chiave dell'evoluzione del virus e di contributo al transmissibility aumentato delle varianti emergenti.„

L'indagine successiva è necessaria studiare la stabilità della proteina di SARS-CoV-2 S. Il gruppo suggerisce che quello simulazioni profilatura delle varianti recentemente ordinate possa fornire un metodo accessibile e moderno per evidenziare le mutazioni vantaggiose. Ulteriormente, una simulazione futura di ulteriore mutazione può contribuire a predire le varianti future per emergere.

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.

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Angela Betsaida B. Laguipo

Written by

Angela Betsaida B. Laguipo

Angela is a nurse by profession and a writer by heart. She graduated with honors (Cum Laude) for her Bachelor of Nursing degree at the University of Baguio, Philippines. She is currently completing her Master's Degree where she specialized in Maternal and Child Nursing and worked as a clinical instructor and educator in the School of Nursing at the University of Baguio.

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