La unión de un pico de proteína de superficie del virus del SARS-CoV-2, una proyección de la partícula esférica del virus, a la proteína de superficie de la célula humana ACE2 es el primer paso hacia la infección que puede conducir a la enfermedad COVID-19. Penn StateLos investigadores evaluaron computacionalmente cómo los cambios en la composición de los picos del virus pueden afectar la unión con ACE2 y compararon los resultados con los del virus SARS-CoV original SARS.
La preimpresión del manuscrito original de los investigadores, disponible en línea en marzo, fue uno de los primeros en investigar computacionalmente la alta afinidad o tendencia a unirse del SARS-CoV-2 con la ECA2 humana. El artículo se publicó en línea el 18 de septiembre en la Revista de biotecnología computacional y estructural . El trabajo fue concebido y dirigido por Costas Maranas, profesor Donald B. Broughton en el Departamento de Ingeniería Química, y su ex alumno de posgrado Ratul Chowdhury, quien actualmente es becario postdoctoral en la Escuela de Medicina de Harvard.
"Estábamos interesados en responder dos preguntas importantes", dijo Veda Sheersh Boorla, estudiante de doctorado en ingeniería química y coautor del artículo. "Primero queríamos discernir los cambios estructurales clave que le dan al COVID-19 una mayor afinidad con los humanos.Proteínas ACE2 en comparación con el SARS, y luego evaluar su afinidad potencial por el ganado u otras proteínas ACE2 animales ".
Los investigadores modelaron computacionalmente la unión del pico de proteína SARS-CoV-2 a ACE2, que se encuentra en el tracto respiratorio superior y sirve como punto de entrada para otros coronavirus, incluido el SARS. El equipo utilizó un enfoque de modelado molecular para calcular elfuerza de unión e interacciones de la unión de la proteína viral a ACE2.
El equipo descubrió que la proteína de pico SARS-CoV-2 está altamente optimizada para unirse con ACE2 humana. Las simulaciones de unión viral a proteínas ACE2 homólogas de murciélagos, ganado, pollos, caballos, felinos y caninos mostraron la mayor afinidad por murciélagos yACE2 humana, con valores más bajos de afinidad por gatos, caballos, perros, ganado y pollos, según Chowdhury.
"Más allá de explicar el mecanismo molecular de unión con ACE2, también exploramos cambios en el pico del virus que podrían cambiar su afinidad con ACE2 humano", dijo Chowdhury, quien obtuvo su doctorado en ingeniería química en Penn State en el otoño de 2019.
Comprender el comportamiento de unión del pico del virus con ACE2 y la tolerancia del virus a estos cambios de pico estructural podría informar la investigación futura sobre la durabilidad de la vacuna y la posibilidad de que el virus se propague a otras especies.
"El flujo de trabajo computacional que hemos establecido debería poder manejar otros mecanismos de entrada mediados por la unión de receptores para otros virus que puedan surgir en el futuro", dijo Chowdhury.
El Departamento de Agricultura, el Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias apoyaron este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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