Каждый раз, когда в новостях появляется новый вариант SARS-CoV-2, у меня возникают две реакции: «Ну вот опять…🙄» и «Интересно, это вообще что-то значит? 🤔».

В пятницу я опубликовал пост на Medium, в котором рассказывается, как я использовал AlphaFold2 для предсказания структуры рецептор-связывающего домена белка Spike варианта B.1.1.529, и изложил свои предположения относительно его влияния на вакцину. эффективность.

Сегодня я продолжу это исследование. Теперь я провел несколько анализов, которые состыковали пару нейтрализующих антител с моей предсказанной структурой рецептор-связывающего домена (RBD). Используя HADDOCK, инструмент моделирования из Утрехтского университета, который позволяет стыковать вместе две или более белковых структур, я предсказал аффинность связывания между RBD B.1.1.529 и двумя фактическими эталонными структурами Spike (PDB: 6XC2 и 6ХС7).

О ХАДДОК

HADDOCK — это инструмент, который я часто использовал в своих исследованиях малярии, изучая взаимодействие с человеческими иммунопротеинами. Вы просто предоставляете два файла .PDB, указывая остатки, которые являются «активными» (предполагаемые локусы связывания), и система вернет несколько PDB с обоими белками, состыкованными вместе. Система также дает количественную оценку взаимодействий, предоставляя биофизические показатели:

  • Энергия Ван-дер-Ваальса
  • Электростатическая энергия
  • Энергия десольватации
  • Энергия нарушения ограничений
  • Оценка HADDOCK (взвешенная сумма предыдущих 4 показателей)
  • Погребенная площадь поверхности

Вычислительные инструменты, такие как HADDOCK, позволяют нам быстро создавать in silico прогнозы межбелковых взаимодействий. Поскольку лабораторные эксперименты in vitro по взаимодействию белок-белок требуют времени и денег, прогностические инструменты могут дать нам хорошее предположение по низкой цене.

Что случилось, Док?

В моих анализах использовались два нейтрализующих антитела к SARS-CoV-2: CC12.1 и CC12.3. Затем я состыковал каждое из этих антител с эталонным RBD и вариантом RBD B.1.1.529, чтобы посмотреть, что изменилось.

CC12.1 Антитело

Во-первых, чтобы получить базовое взаимодействие, я состыковал CC12.1 с RBD в PDB 6XC2. Затем я состыковал CC12.1 с предсказанным RBD B.1.1.529. Это дало следующие показатели:

Вы также можете увидеть пристыкованные конструкции здесь:

Обратите внимание, как общий показатель HADDOCK увеличивается (ухудшается) при использовании варианта B.1.1.529 RBD. Антитело CC12.1 не так тесно связывается с вариантом RBD (см. показатель «Площадь скрытой поверхности»), и электростатическое взаимодействие немного слабее (на ~ 18% меньше). Однако положение антитела к RBD все еще очень похоже на эталонное связывание.

CC12.3 Антитело

Повторив приведенный выше анализ, но заменив CC12.3 и RDB из PDB 6XC7, мы получили следующие результаты:

…и пристыкованные конструкции:

Как видите, результаты довольно схожи: антитело CC12.3 не так хорошо связывается с вариантом RBD B.1.1.529, но все же связывается. Электростатическое взаимодействие слабее (на ~22% меньше), но расстояние взаимодействия осталось примерно таким же.

Интересно, что связывание антитела CC12.3 было слабее с RBD 6XC7, чем связывание антитела CC12.1 с RBD 6XC2, описанным выше. Таким образом, результаты этих анализов не следует сравнивать напрямую.

Пристыкуй его ко мне! (Ключевые выводы)

Итак, что все это означает с точки зрения вирусологии/иммунологии/общественного здравоохранения? Вот мои мысли:

  • Нейтрализующие антитела, по-видимому, все еще связываются с RBD B.1.1.529 (только немного слабее). Таким образом, мы все еще должны увидеть некоторую защиту от существующих вакцин (или антител от предыдущих инфекций).
  • Как я упоминал в моем предыдущем посте, я не вижу значительных конформационных изменений в RBD шиповидного белка B.1.1.529. Тем не менее, я вижу некоторые аминокислотные замены на более длинные боковые цепи остатков в месте связывания. Это может быть причиной немного более отдаленного взаимодействия антител.
  • Прогнозы стыковки, подобные созданным здесь, хороши для понимания изменений в аффинности связывания и для выявления мутаций, которые полностью нарушают взаимодействие между антителами и вирусными белками.
  • Эти анализы рассматривают исключительно RBD белка Spike (на предмет потенциального воздействия вакцины), принимая во внимание только 15 из 60 новых мутаций в B.1.1.529. Могут быть и другие мутации, влияющие на патогенность, вирулентность или другие эпидемиологические факторы, которые здесь не исследованы.

Ресурсы

Весь код, последовательности и результаты доступны на GitHub здесь: https://github.com/colbyford/SARS-CoV-2_B.1.1.529_Spike-RBD_Predictions

Если вы используете какие-либо из этих работ, кода, идей или результатов, укажите:

Колби Т. Форд. (2021). Прогнозы структуры домена связывания рецептора с шипами SARS-CoV-2 B.1.1.529 и взаимодействий нейтрализующего антитела (v1.0.0) [набор данных]. Зенодо. https://doi.org/10.5281/zenodo.5733161

Оставайтесь любопытными.