Wissenschaftler haben über 1.000 Kombinationen von Mutationen in Coronavirus-Dornproteinen untersucht

SARS-CoV-2 hat sich entwickelt, um Mutationen im Spike-Protein zu erwerben, dem Teil des Virus, der aus ihm herausragt

Oberflächen und haftet an Zellen fürInfektion. Mutationen in diesem Teil des Coronavirus erhöhen seine Fähigkeit, sich an menschliche Zellen zu binden oder Antikörpern zu entgehen. Eine neue Studie der Centers for Genomics and Systems Biology der New York University und der New York University Abu Dhabi nutzt Computermodelle, um die biologische Bedeutung von Spike-Protein-Mutationen zu bewerten. Ziel ist es, Versionen des Virus zu identifizieren, die stärker an den ACE2-Rezeptor binden oder resistenter gegen Antikörper sind.

Bildnachweis: Hin Hark Gan und Christine Gansalus, NYU Department of Biology.

Wissenschaftler vermuten, dass diese Mutationen im Spike-Protein der Hauptgrund für die rasche Ausbreitung des Virus in einigen Teilen der Welt sind.

In den letzten Monaten gab es neue und mehrinfektiöse Stämme des Coronavirus, die in Ländern wie Indien und Brasilien zu neuen Epidemiewellen führen. Die sich verschlechternde Situation erfordert Methoden zur schnellen Vorhersage neuer infektiöser Virusstämme. Es ist jedoch keine leichte Aufgabe, neue Optionen im Auge zu behalten. Die Genomsequenzierung zeigt, dass beispielsweise das SARS-CoV-2-Spike-Protein allein etwa 5.000 mögliche Varianten aufweist.

Screening auf eine so große Auswahl an Optionenstellt eine große Herausforderung für traditionelle experimentelle Methoden dar, stellen die Wissenschaftler fest. Der Vorteil von Computersimulationen besteht darin, dass einhundert Mutationen in wenigen Tagen leicht geschätzt werden können.

Wissenschaftler wandten sich einer rechnerischen Methode zuDarin wird modelliert, wie das SARS-CoV-2-Spike-Protein den ACE2-Rezeptor – ein Protein auf der Oberfläche vieler Zelltypen – erkennt, um in Wirtszellen einzudringen. Sie untersuchten 1.003 Kombinationen von Mutationen in den Coronavirus-Spike-Proteinen, einschließlich derjenigen, die dazu führten ein Anstieg der Infektionen in Brasilien, Südafrika, Großbritannien und Indien.

Eine systematische Bewertung der Optionen ergab diesSpike-Mutationen, die eng an den ACE2-Rezeptor binden, treten in zwei Clustern oder "Hot Spots" von Mutationen an der Bindungsschnittstelle auf. Sie befinden sich in strukturell flexiblen Regionen. Dies bedeutet, dass Mutationen, die die Bindung erhöhen, die Konformation der Wirbelsäule effektiv umprogrammiert haben, um ihre Fähigkeit zur Erkennung von ACE2-Rezeptoren zu verbessern.

Die Studie wurde in  veröffentlicht.Journal of Molecular Biology.

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