《Science》子刊:超級電腦解新冠病毒突變結構 揭感染力增強關鍵

2021/04/21
《Science》子刊:超級電腦解新冠病毒突變結構 揭感染力增強關鍵
近(16)日,一項關於新冠變種病毒的最新研究顯示,導致目前多種變種病毒感染力增強的關鍵——「D614G」突變,是由於胺基酸變異導致蛋白質間相互作用改變,導致更多棘蛋白(spike protein)得以

(16)日,一項關於新冠變種病毒的最新研究顯示,導致目前多種變種病毒感染力增強的關鍵——D614G」突變,是由於胺基酸變異導致蛋白質間相互作用改變,導致更多棘蛋白(spike protein)得以感染宿主。這項運用超級電腦模擬而出的研究,將有助於未來疫苗開發。該研究刊登於期刊《Science Advances》。

由洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)生物物理研究員Sandrasegaram Gnanakaran領導的團隊,透過超級電腦模擬的方式,解開新冠病毒G(G-form)變異體感染宿主,及產生耐藥性的機制。該團隊也是在去年8月時,首先提出「D614G」突變,會增加病毒感染力的證據的團隊。

研究團隊透過約2400萬個CPU小時(CPU hours)的運算力,模擬了超過一百萬個單一原子的變動,進而提供有關該突變的分子細節。由於目前多數的疫苗,都是針對未突變的病毒所設計,因此若能暸解突變點的的更多細節,都將能幫助未來疫苗開發。

D614G為新冠病毒棘蛋白上的單一核苷酸突變,指的是第614個胺基酸,會由代號為D的天門冬胺酸,轉為代號G的甘胺酸。

病毒要感染宿主細胞時,棘蛋白的受體結合位(receptor binding domain)的結構必須從「關閉」(closed conformation)轉變為「開放」(open conformation),才能與宿主細胞的特定受體(例如:ACE2受體)結合。

而這項模擬顯示,在D614G突變中,棘蛋白之間的相互作用,比原始病毒中的相互作用更加對稱;這種對稱性會導致更多棘蛋白呈現「開放」構型,導致其感染力增強。

此外他們也發現,由於該區域也是中和抗體的關鍵標靶區域,因此D614G突變若能讓受體結合位能更多被暴露出來,也會導致其對中和抗體的敏感性更高。

參考資料:

1. 論文原文:https://advances.sciencemag.org/content/7/16/eabf3671

2. https://www.news-medical.net/news/20210417/Supercomputer-simulations-illuminate-the-behavior-of-dominant-G-form-of-SARS-CoV-2.aspx

(編譯/巫芝岳)