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《比较和分析冠状病毒刺突蛋白与宿主ACE2受体的组成和差异来预测SARS-CoV-2的潜在中间宿主》

  • 来源专题：新发突发疾病（新型冠状病毒肺炎）
  • 编译者： 蒋君
  • 发布时间：2020-03-10

  • 该文章认为乌龟也（C.picta bellii，C.mydas和P.sinensis）可能是SARS-CoV-2病毒的潜在中间宿主。找到可能的SARS-CoV-2中间宿主对防止COVID-19的扩散至关重要。该研究使用系统的比较分析方法来预测冠状病毒刺突蛋白的受体结合域（RBD）与宿主受体血管紧张素转换酶2（ACE2）之间的相互作用。S蛋白RBD和ACE2的关键氨基酸之间的相互作用表明，像之前提到的穿山甲和蛇一样，乌龟（C. picta bellii，C.mydas和P.sinensis）也可能是SARS-CoV-2病毒的潜在中间宿主。

  • 原文来源：;https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jmv.25726
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相关报告

  • 《SARS-CoV-2中和抗体和刺突蛋白结合预测》
    • 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：2020-03-03
    • bioRxiv预印平台于2月27日发表了韩国化学技术研究院等发表的文章“Spike protein binding prediction with neutralizing antibodies of SARS-CoV-2”。 文章显示，2019年冠状病毒病(COVID-19)是由严重急性呼吸系统综合征2型冠状病毒(SARS-CoV-2，也称2019- ncov)引起的一种新型人类传染病。目前，研究人员正在尽最大努力寻找治疗COVID-19的有效药物。中和抗体，以一种抑制病毒进入细胞和基因组脱壳的方式与病毒衣壳结合，是针对病毒入侵的特异性防御。在研究中，该研究团队通过生物信息学的方法来识别能够与SARS-CoV-2 刺突蛋白结合并干扰病毒刺突蛋白与宿主受体相互作用的中和抗体。对刺突蛋白的序列分析发现，SARS-CoV-2 刺突蛋白的RBD区域与SARS-CoV及与SARS-CoV相关的bat病毒(btSARS-CoV)存在两大差异。插入区域接近与人类ACE2受体相互作用的残基。中和抗体的表位分析显示，SARS-CoV中和抗体使用构象表位,而MERS-CoV中和抗体使用常见的线性表位区域，这有助于在MERS-CoV蛋白质形成β-折叠结构并且在SARS-CoV-2 刺突蛋白上缺失。为了鉴定有效的SARS-CoV-2中和抗体，预测了中和抗体与SARS-CoV-2 刺突蛋白的结合亲和性，并通过抗体-抗原对接模拟进行了比较。结果表明，CR3022中和抗体与SARS-CoV-2 刺突蛋白的结合亲和力高于SARS-CoV刺突蛋白。该团队还发现F26G19和D12小鼠抗体可以高亲和力结合SARS-CoV 刺突蛋白。 *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。
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  • 《新冠病毒刺突蛋白与宿主ACE2受体亲和力计算研究获进展》
    • 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：2020-12-14
    • 席卷全球的新冠病毒肺炎（COVID-19）是由SARS-CoV-2病毒引起的。新冠病毒的刺突蛋白位于病毒表面，介导病毒与宿主细胞ACE2受体的结合，从而帮助病毒入侵和感染宿主，并因此成为许多疫苗和抗体药物的靶点。研究发现，新冠病毒刺突蛋白的受体结构域（RBD）与ACE2受体的结合能力比2013年的非典SARS-CoV病毒更强。然而，在刺突蛋白全长结构上的研究却表明，新冠病毒的ACE2结合能力比非典SARS-CoV病毒弱，但这种差异的分子机制尚不清楚。 　　 冷冻电子显微镜研究表明，刺突蛋白具有多种不同的构象状态，只有当其处于‘向上’的打开状态时，它的RBD结构才能与宿主ACE2受体结合。因此，刺突蛋白全长结构和局部RBD结构的ACE2结合能力差异可能与其构象的动态变化过程有关。然而，目前刺突蛋白与ACE2受体结合的动态行为尚未明确，实验观测到的其全长结构与RBD结构域的ACE2结合能力又相互矛盾，这使得目前刺突蛋白与ACE2的作用机制研究就像身处迷雾窥探庐山，横看成岭侧看成峰。 　　 为了拨开这团迷雾，中国科学院上海药物研究所药物发现与设计中心朱维良课题组通过计算模拟手段，研究了新冠病毒刺突蛋白的动态构象变化，计算了刺突蛋白在处于不同构象形态时的宿主ACE2结合能力，揭示了RBD结构域及全长蛋白与ACE2亲和力差异的分子机制，并预测了多个潜在的药物结合位点。相关成果12月4日在J. Phys. Chem. Lett.上发表。 　　 研究人员首先通过他们开发的高效分子动力学模拟方法NUMD及vsREMD，观测到了新冠病毒刺突蛋白从‘向下’转变到‘向上’的构象变化全过程，并发现刺突蛋白需要打开到一定角度（52.2°）才能与宿主ACE2结合（图1）。在这一构象转变中，作者还发现随着刺突蛋白‘向上’的角度越大，刺突蛋白与宿主ACE2的结合能力也变得越强。此外，相比SARS-CoV病毒，新冠病毒刺突蛋白呈现‘向上’构象的比例更少，转变成‘向上’状态的能垒也更高。这一结果表明，尽管新冠病毒刺突蛋白的RBD结构域具有比SARS-CoV病毒更强的宿主ACE2结合能力，但新冠病毒更不容易从‘向下’转变成‘向上’状态，导致其全长结构的ACE2结合能力与SARS-CoV病毒相当或者更弱。 　　 为了研究刺突蛋白与ACE2受体作用模式的动态变化，研究人员选取了4个不同RBD张开角度的刺突蛋白，计算了它们与ACE2结合时关键残基的能量贡献（图2）。结果发现，新冠病毒刺突蛋白上存在至少14个关键残基共同作用于ACE2受体，其中残基Y449, G496, T500, N501和 G502 能与ACE2形成稳定的氢键作用，而残基F456和Y489 能与ACE2形成稳定的疏水作用。 　　 此外，研究人员运用发展的成药性结合位点预测方法D3Pockets，分析了刺突蛋白在构象转变过程中的口袋变化，以探寻具有高稳定性、强相关性的正构或别构口袋（图3）。结果发现了5个与刺突蛋白构象变化运动相关的口袋，可用于刺突蛋白的虚拟筛选。这5个口袋也加入到他们之前针对新冠病毒发展的虚拟筛选平台中（D3Targets-2019-nCoV：https://www.d3pharma.com/D3Targets-2019-nCoV/index.php），可开展基于网络的分子对接虚拟筛选研究。 　　 论文共同第一作者为中国科学院上海药物研究所博士研究生彭诚和朱正诞，通讯作者为徐志建副研究员和朱维良研究员。
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