Как доминантный штамм SARS-CoV-2 связывается с клеткой и нейтрализуется антителами

Крупномасштабное компьютерное моделирование на атомном уровне показало, что доминирующий вариант G вируса SARS-CoV-2 более заразен отчасти из-за его большей способности легко связываться с целевым рецептором в организме хозяина по сравнению с другими вариантами. Эти результаты исследования, проведенного командой из Лос-Аламосской национальной лаборатории, раскрывают механизм как заражения вариантом G, так и устойчивости к антителам, что может помочь в разработке будущих вакцин.

"Мы обнаружили, что взаимодействия между основными строительными блоками Spike-белка становятся более симметричными в варианте G, и это дает ему больше возможностей для связывания с рецепторами хозяина. Но в то же время это означает, что антитела могут легче его нейтрализовать. По сути, вариант поднимает "голову", чтобы связаться с рецептором, что дает антителам шанс атаковать", — сказал Гнана Гнанакаран, ведущий автор статьи в Science Advances.

Исследователи знали, что вариант, также известный как D614G, был более заразным и мог быть нейтрализован антителами, но не понимали, как именно. Новое моделирование, симулировавшее более миллиона отдельных атомов и потребовавшее около 24 миллионов CPU-часов работы суперкомпьютера, предоставило молекулярные детали поведения Spike-белка этого варианта.

Текущие вакцины против SARS-CoV-2 основаны на исходной форме D614 вируса. Это новое понимание варианта G — наиболее масштабное моделирование формы G на атомном уровне — может означать, что он предлагает основу для будущих вакцин.

Ключевые выводы моделирования:

• Мутация D614G (замена аспарагиновой кислоты в позиции 614 генома SARS-CoV-2) стала глобально доминирующей за несколько недель в начале пандемии.
• Симметрия взаимодействий между строительными блоками Spike-белка в варианте G выше, чем в исходном штамме D.
• Больше "открытых" конформаций: Эта повышенная симметрия приводит к тому, что больше вирусных шипов (Spike) находятся в открытой конформации, способной связываться с рецептором ACE2 в клетках человека, что облегчает заражение.
• Уязвимость для антител: Та же "открытая" поза, облегчающая связывание с рецептором, делает сайт связывания более доступным для атакующих нейтрализующих антител.

Исследование, основанное на множественных микросекундных симуляциях двух вариантов, проводилось под руководством постдоков из Лос-Аламоса и включало сотрудников Лос-Аламосской национальной лаборатории и Института вакцин человека Дьюка.