Защитный эффект предыдущих инфекций и прививок на инфекцию SARS-CoV-2 Omicron

В недавнем исследовании, опубликованном в биоRxiv* сервер препринтов, исследователи изучили влияние мутаций в вызывающих озабоченность вариантах тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2) на передачу вируса.

Задний план

Вирусы способны постоянно адаптироваться к своим клеткам-хозяевам, потому что они мутируют в ответ на ряд сил отбора. Мутации SARS-CoV-2 продемонстрировали отличное уклонение от популяционного иммунитета и повышенную аффинность к факторам хозяина, особенно к клеточному рецептору ангиотензинпревращающего фермента-2 (ACE-2). Но силы в дыхательных путях воздействуют на партнеров по связыванию, что вызывает вопрос о сродстве, а также силовой стабильности, проявляемой связью SARS-CoV-2:ACE2, которая может быть фактором отбора мутаций.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи изучили влияние аминокислотных изменений в ЛОС SARS-CoV-2 на кинетику рецептор-связывающего домена (RBD): связь ACE2 в присутствии и в отсутствие внешней нагрузки.

Группа предложила конструкции слитых белков, состоящие из эктодомена рецептора ACE2 человека, соединенного полипептидной связью с RBD SARS-CoV-2 для штамма дикого типа (wt), а также SARS-CoV-2 Alpha, Beta, Delta, и гамма ЛОС. Комплексы связанного лиганда и магнитная бусина были прикреплены к поверхности стекла. Используя магнитный пинцет (MT), команда исследовала взаимодействие между RBD и ACE2 при различной величине постоянной силы.

Также оценивали повторное связывание и диссоциацию взаимодействия между ACE2 и RBD SARS-CoV-2 при различных стрессах. Кроме того, команда описала силовую стабильность, используя F_1/2которая представляет собой силу средней точки, при которой существует равная вероятность нахождения системы либо в диссоциированной, либо в связанной конформации.

Модель с двумя состояниями была адаптирована к диссоциированной фракции (f_дисс) для получения F_1/2. Продолжительность пребывания в связанном и диссоциированном состояниях определяли как функцию силы. Константа мономолекулярного равновесия K_Д^TL а также константа бимолекулярной диссоциации K_Д, _соль нормализовали по весу и сравнивали по ЛОС.

Результаты

При силе, превышающей 25 пН, ACE2 разворачивался с характерной сигнатурой развертывания, что позволяло идентифицировать определенные привязки. При усилиях менее 10 пН, когда белковые домены находятся в свернутой конфигурации, линкер гарантирует, что лиганд и рецептор остаются близко друг к другу во время диссоциации, облегчая повторное связывание.

При низкой силе связь в значительной степени устанавливается, но увеличение силы приводит к длительным периодам диссоциации между партнерами по связыванию. Количественная оценка силовой зависимости взаимодействия RBD:ACE2 позволила получить доступ к стабильности равновесной силы, а также кинетике взаимодействий.

Средняя продолжительность пребывания, тау_дисс и тау_{граница}, отражает экспоненциальную зависимость от силы. Перекрытие периодов пребывания в связанном и диссоциированном состояниях обеспечило альтернативный метод определения силы средней точки F._1/2.

Команда обнаружила отличное совпадение абсолютных значений и различий между ЛОС, у которых F_1/2 значения были рассчитаны с использованием модели с двумя состояниями. Для всех структур время жизни в диссоциированном состоянии экспоненциально возрастает с ростом силы. Напротив, время жизни связанного состояния было уменьшено силой, связанной со всеми ЛОС. Тем не менее зависимость тау_{граница} сила варьируется в зависимости от ЛОС.

В соответствии с открытием большего F_1/2 для SARS-CoV-2 Alpha команда отметила более высокий уровень тау._{граница} для Alpha, чем для wt, во всем наблюдаемом диапазоне сил, что указывает на большую силовую стабильность Alpha. Другие летучие органические соединения имеют сравнимое время жизни в связанном состоянии по отношению к массе под действием силы, что согласуется с их идентичным F._1/2 значения.

Зависимость времени жизни связи от силы значительно различается среди ЛОС, что приводит к сильному различию времени жизни экстраполяции в отсутствие нагрузки для тау._{0, связанный} и тау_{0, дисс}. Команда наблюдала хорошее соответствие между сродством, рассчитанным в тесте с одной молекулой, и значениями, полученными из традиционных измерений сродства, что указывает на то, что наблюдения МТ с постоянной силой достаточно близки к равновесию, чтобы можно было экстраполировать до нулевой силы.

Кроме того, статистика продемонстрировала четкое различие между сродством при нулевой силе и стабильностью, наблюдаемой при механической нагрузке. Примечательно, что, поскольку все летучие органические соединения демонстрировали большее сродство, чем дикий вес, альфа продемонстрировала большую стабильность силы. Четкое различие между термодинамическим сродством и силовой стабильностью наблюдается для различных молекулярных связей. Это означало, что стабильность силы должна рассматриваться как независимый критерий при оценке ЛОС.

Заключение

Результаты исследования показали, что анализ связанного лиганда может эффективно оценивать сродство и силовую стабильность различных летучих органических соединений SARS-CoV-2, которые связываются с ACE2. В отличие от обычных массовых анализов аффинности, анализ предоставил дополнительную информацию о динамике и стабильности связи при механическом напряжении, моделируя реалистичные условия связывания в динамической среде дыхательных путей. В то время как SARS-CoV-2 Alpha, Beta, Gamma и Delta VOC имеют большее сродство к ACE2 по сравнению с wt, только Alpha VOC обладает большей стабильностью силы.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.