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Una valutazione degli epitopi potenziali in proteine strutturali SARS-CoV-2

La malattia 2019 (COVID-19) di coronavirus è una malattia respiratoria acuta altamente contagiosa causata dal coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo. L'analisi filogenetica delle sequenze del intero-genoma SARS-CoV-2 isolate dai pazienti infettati ha rivelato l'identità di sequenza di 96,2%, di 79,6% e di 50% con i genoma di RaTG13, di SAR-CoV BJ01 e del coronavirus respiratorio di sindrome di Medio Oriente (MERS-CoV), rispettivamente.

SARS-CoV-2 ha un genoma che codifica sia le proteine strutturali che non strutturali (NSPs). Eccezione fatta per il coronavirus di gamma, che manca di NSP1, il fotogramma di lettura aperto iniziale (ORF1a/b) codifica 16 NSPs (NSP1-16).

Studio: Mappatura di Immunoinformatics degli epitopi potenziali in proteine strutturali SARS-CoV-2. Credito di immagine: Design_Cells/Shutterstock.com

Sfondo

La punta (s), busta (E), la membrana (m) e il nucleocapsid (n) sono le quattro proteine strutturali che comprendono SARS-CoV-2. La proteina di SARS-CoV-2 S consiste di due sottounità funzionali compreso l'sottounità S1 che media il collegamento delle cellule e l'sottounità S2 che media la fusione del virus-host.

SARS-CoV-2 è stato neutralizzato dagli anticorpi che legano alla proteina di S. Lo sviluppo rapido successivo degli anticorpi di neutralizzazione contro la proteina di S correla con la risposta immunitaria al virus. Ancora, le persone che mostrano la sieroconversione possono sviluppare una risposta immunitaria duratura a SARS-CoV-2. In uno studio recente, le proteine di N e di S di SARS-CoV-2 sono state usate per sviluppare un test diagnostico rapido per la sierodiagnosi COVID-19.

In questo studio, i ricercatori dalle varie istituzioni in India hanno utilizzato le risorse online multiple di bioinformatica ed i criteri di selezione rigorosi per identificare gli epitopi potenti del linfocita B e di t di quattro proteine strutturali SARS-CoV-2. In silico il metodo di previsione impiegato in questo studio ha identificato gli epitopi a cellula T potenti, comuni e specifici della specie e di b che sono probabili essere riconosciuti in esseri umani. Ancora, i ricercatori hanno determinato la conservazione degli epitopi preveduti attraverso le specie di coronavirus (CoVs).

Circa lo studio

Facendo uso di conoscenza immunologica attuale e della similarità genetica di SARS-CoV-2 con SAR-CoV, gli autori hanno predetto gli epitopi a cellula T e di b facendo uso di vari servizi di previsione. Facendo uso di un numero limitato dei " server " di previsione, la ricerca precedente ha trovato gli epitopi principalmente sulla proteina di S di SARS-CoV-2.

Nello studio corrente, i ricercatori hanno identificato gli epitopi a cellula T presunti e di b in tutte e quattro le proteine strutturali SARS-CoV-2 facendo uso delle tecniche affermate di previsione. Gli autori hanno trovato 20 epitopi lineari del linfocita B nelle proteine strutturali di SARS-CoV-2 scegliendo gli epitopi lineari superiori del linfocita B preveduti facendo uso dei servizi di BepiPred, di Bcepred e di ABCpred. Questi hanno incluso 11 epitopo lineare del linfocita B per la proteina di S, sei per la proteina di N come pure due e per le proteine di E e di m., rispettivamente.

I ricercatori hanno ordinato manualmente gli epitopi in assenza degli strumenti di bioinformatica per studiare gli epitopi comuni ed hanno scoperto gli epitopi conservati delle proteine di S (aa 407-416, aa421-427, aa1028-1049, aa1254-1273), di N (aa173-189, aa235-247), di m. (aa163-182) e di E (aa 58-68) che sono divise sia da SAR-CoV che da SARS-CoV-2. Gli epitopi del linfocita B sono stati visualizzati facendo uso dello studio 2017 R2 di scoperta di BIOVIA sulla struttura 3D delle proteine strutturali di SAR-CoV e di SARS-CoV-2.

Le immagini hanno predetto la posizione probabile degli epitopi sulla superficie le strutture tridimensionali delle proteine di S, di E, di m. e di N. Ancora, il forte contenuto alfa-elicoidale la maggior parte dei peptidi, come preveduto dagli alti punteggi di Agadir, ha indicato la stabilità del peptide in soluzione.

I pazienti che hanno recuperato COVID-19 hanno avuti risposte di memoria di CD8+ e di CD4+ a SARS-CoV-2 secondo alcune indagini sulle risposte a cellula T di SARS-CoV-2-specific e sulla loro funzione nell'immunità protettiva. Gli individui sani non esposti hanno avuti risposte a cellula T di SARS-CoV-2-specific CD4+ pure, quindi suggerendo la possibilità della memoria immunologica inter-reattiva preesistente ai coronaviruses umani stagionali. I ricercatori possono usare le informazioni sulle proteine SARS-CoV-2 e gli epitopi riconosciuti dalle cellule T umane per aiutarle per selezionare gli epitopi futuri o le proteine bersaglio per lo sviluppo dei candidati vaccino futuri.

Sulla base della previsione degli epitopi almeno da due " server ", gli autori hanno selezionato i peptidi principali di 2% con il più alta affinità. A questo scopo, i ricercatori hanno scoperto 55 peptidi non sovrapponibili (26 epitopi a cellula T di CD8+ per la S, 16 per N, 10 per la m. e 3 per le proteine di E) come forti raccoglitori della molecola principale del complesso (MHC) I di istocompatibilità. Questi hanno compreso 26 epitopi a cellula T di CD8+ per la proteina di S come pure 16, 10 e 3 per le proteine del N M. e di E, rispettivamente.

Questi forte peptidi obbligatori di MHC I sono stati valutati per la loro capacità aggettante di avviare le risposte dell'interferone (IFN) come pure le loro funzionalità antigeniche e non allergeni. Considerevolmente, gli autori dello studio corrente hanno predetto 16 epitopi a cellula T di CD8+ che sono divisi dalle proteine strutturali sia di SARS-CoV-2 che di SARS-CoV-3. Questi hanno compreso cinque epitopi a cellula T ciascuno per le proteine di N e di S e tre di CD8+ ciascuno per le proteine di E e di m.

Implicazioni

Gli epitopi immuni preveduti in silico in questo studio sono limitati alle proteine strutturali di SARS-CoV-2. Considerevolmente, molti degli epitopi a cellula T preveduti e di b derivati dai vari strumenti di calcolo sono stati convalidati sperimentalmente negli studi recenti facendo uso dei sieri dai pazienti convalescenti COVID-19.

La risposta immunologica all'infezione SARS-CoV-2 può essere capita meglio e risolta con le convalide sperimentali più rigorose degli epitopi preveduti.

Journal reference:
  • Devi, Y. D., Goswami, H. B., Konwar, S., et al. (2021). Immunoinformatics mapping of potential epitopes in SARS-CoV-2 structural proteins. PLOS One. doi:10.1371/journal.pone.0258645
Colin Lightfoot

Written by

Colin Lightfoot

Colin graduated from the University of Chester with a B.Sc. in Biomedical Science in 2020. Since completing his undergraduate degree, he worked for NHS England as an Associate Practitioner, responsible for testing inpatients for COVID-19 on admission.

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