《研究揭示新冠病毒 与人体结合能力强于SARS》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-03-04
  • 记者2月24日从天津大学获悉,该校生物信息中心主任高峰教授课题组通过分子动力学模拟,揭示了SARS冠状病毒和新冠病毒与人类受体在不同温度下结合特性的差异,为药物设计提供了有益的指导和参考。该项研究2月22日在线发表在生物信息学领域顶尖期刊《生物信息学简报》上。

      SARS病毒和新冠病毒对细胞的成功入侵,主要取决于刺突蛋白(S蛋白)的受体结合域(RBD)与人类受体血管紧张素转化酶2(ACE2)之间的相互作用。

      新冠肺炎疫情暴发以来,科学家针对RBD与ACE2之间的相互作用已进行了大量研究,但绝大多数研究都在室温约27摄氏度下进行。温度是影响病毒感染性的重要因素,此次高峰教授课题组揭示了SARS病毒和新冠病毒在不同温度下,RBD和ACE2结合特性的差异。

      基于分子动力学模拟的平衡轨迹,高峰教授课题组发现,在所选取各温度下新冠病毒 RBD的均方根波动(RMSF)值都比SARS病毒低,构象分布更集中,说明新冠病毒RBD结构更为稳定。

      此外,研究人员还评估了SARS病毒和新冠病毒RBD与ACE2在不同温度下的结合强度,发现在任意所选取温度下,新冠病毒RBD与ACE2的结合能力都比SARS病毒更强。最后他们还重点分析了导致SARS病毒和新冠病毒两者RBD与ACE2结合差异的关键残基,为后续相关药物设计提供了有益的指导和参考。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-03/03/content_463423.htm?div=-1
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    • 编译者:hujm
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    • 在一项新的研究中,来自罗莎琳-富兰克林研究所和牛津大学等研究机构的研究人员发现2020年初出现的原始SARS-CoV-2毒株能够结合在人体细胞表面上发现的称为唾液酸的糖分子,不过后来出现的SARS-CoV-2毒株没有保留这种能力。这种结合是通过磁共振和极其精确的高分辨率成像发现的。相关研究结果于2022年6月23日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Pathogen-sugar interactions revealed by universal saturation transfer analysis”。 早期SARS-CoV-2毒株的这种独特能力也提出了一种可能性,即这是这种病毒首次从动物外溢到人类的方式。随后引起关注的SARS-CoV-2变体,如Delta和Omicron,不具备这种结合唾液酸的能力,而是依靠它们冠状刺突上的受体来附着在位于人类细胞表面上的称为ACE2的蛋白上。 这些作者利用磁共振和复杂的成像技术进行了进一步调查。利用一种叫做饱和转移差(saturation transfer difference)的核磁共振(NMR)光谱技术,他们开发了一种新的、复杂的分析方法来解决这个复杂的问题。他们将该技术称为通用饱和转移分析(universal saturation transfer analysis, uSTA)。 论文共同通讯作者、罗莎琳-富兰克林研究所和牛津大学的Benjamin G. Davis教授说,“SARS-CoV-2大流行的两个持续的谜团是这种病毒传播背后的机制和人畜共患外溢的起源。有证据表明,一些流感病毒可以结合人类宿主细胞表面上的唾液酸,这在中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)中已经看到了。尽管令人关注的SARS-CoV-2变体没有显示出这种机制,但是我们的研究发现,2020年初出现的SARS-CoV-2毒株可以利用这一点作为进入人体细胞的方式。” 这种结合机制是在SARS-CoV-2刺突蛋白N端结构域(N-terminal domain, NTD)的末端发现的,这是这种病毒进化更快的部分。该结构域以前被认为与唾液酸结合有关,但在这些作者进行高分辨率精确成像和分析之前,这一点还没有得到证实。 至于为什么这种病毒在进化成新的变体时抛弃了这种糖结合功能,Davis教授假设,它可能是最初从动物外溢到人类的必要条件,但随后它可以被隐藏起来,直到再次需要它---特别是如果该功能广泛地不利于这种病毒在人类体内的复制和感染任务。 这一发现与意大利的第一波证据相关。意大利基因组学协会观察到了COVID-19疾病的严重程度与遗传学之间的关联,因为携带一种特定基因突变---影响细胞表面上的唾液酸类型的突变---的患者在重症监护室中的比例很低。这表明与其他基因型相比,这种病毒更容易感染某些基因型。 论文共同通讯作者、罗莎琳-富兰克林研究所所长James Naismith教授说,“通过我们的超高精度成像和新的分析方法,我们可以在SARS-CoV-2刺突蛋白的最末端观察到一种以前未知的结构。令人惊奇的是,我们的发现与意大利科学家们在第一波疫情期间注意到的情况相关,表明这在早期感染中起着关键作用。这种新技术可以被其他人用来揭示其他病毒结构,并回答极其详细的问题。” 参考资料: Charles J. Buchanan et al. Pathogen-sugar interactions revealed by universal saturation transfer analysis. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm3125.
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    • 编译者:xuwenwhlib
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    • 2月3日_2019新型冠状病毒与人体受体结合能力的快速评估,表明其可能导致与SARS-CoV相似的人际传播 1.时间:2020年2月3日 2.机构或团队:复旦大学、柏林洪堡大学 3.事件概要: 复旦大学和德国洪堡大学的研究人员在bioRxiv预印版平台发表论文“Fast assessment of human receptor-binding capability of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV)”,该研究通过蛋白质-蛋白质相互作用的基因组分析方法,提供了一种快速评估2019新型冠状病毒(2019-nCoV)人际传播能力的方法。 文章指出2002/2003年SARS、2012/2015年MERS和2019/2020年武汉呼吸综合征的暴发清楚地表明,动物冠状病毒的基因组进化可能使其获得在人际间的传播能力,从而对全球公共健康造成严重威胁。冠状病毒的人际传播是由其刺突蛋白(Spike protein,S蛋白)与宿主细胞表面受体的相互作用所驱动的,因此,对这些相互作用的定量评价可以用来评价冠状病毒的人际传播能力。由于目前缺少直接利用病毒基因组数据的定量方法,研究人员实验性地基于SARS-CoV的S-RBD-ACE2复合结构,进行了大规模的蛋白质-蛋白质分子对接,以量化2019-nCoV的S蛋白受体结合域(S-RBD)与人体受体ACE2的相互作用。通过使用蒙特卡洛(Monte Carlo)算法对大量热力学上可能的结合构象进行采样,成功地将实验复合结构识别为最低能量受体结合构象。这样通过与SARS-CoV的比较,为评价2019-nCoV与受体结合的亲和力建立了基于实验的强度参考。研究结果表明,这种结合亲和力约为SARS-CoV的73%,这表明2019-nCoV可能导致与SARS-CoV相似的人际传播。该研究提供了一种快速评估新出现的冠状病毒及其突变株的人际传播能力的方法,并证明蛋白质-蛋白质相互作用的后基因组分析可为病毒的预防和控制提供早期的科学指导。 *注,本文为预印本论文手稿,是未经同行评审的初步报告,其观点仅供科研同行交流,并不是结论性内容,请使用者谨慎使用。 4.附件: 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.01.930537v1