Динамическая модель спайк-белка SARS-CoV-2 выявляет новые потенциальные мишени для вакцин

Новая детальная модель поверхности спайк-белка SARS-CoV-2 выявила ранее неизвестные уязвимости, которые могут помочь в разработке вакцин. Матеуш Сикора из Института биофизики Макса Планка во Франкфурте (Германия) и его коллеги представили эти результаты в журнале PLOS Computational Biology.

Ключевая особенность SARS-CoV-2 — его спайк-белок, который выступает с поверхности вируса и позволяет ему поражать и инфицировать человеческие клетки. Существующие детальные статические модели этого белка не учитывают его гибкость и движения защитных гликанов — цепочек молекул сахара, которыми он покрыт.

Чтобы выявить новые потенциальные мишени на поверхности спайк-белка для разработки вакцин, исследователи создали молекулярно-динамические симуляции, которые воспроизводят полную структуру белка и его движения в реалистичной среде.

Симуляции показали, что гликаны на спайк-белке действуют как динамический щит, помогающий вирусу уклоняться от иммунной системы человека. Подобно автомобильным дворникам, гликаны покрывают почти всю поверхность белка, постоянно двигаясь "туда-сюда", хотя в каждый конкретный момент их покрытие минимально.

Комбинируя динамические симуляции с биоинформатическим анализом, учёные определили участки на поверхности спайк-белка, наименее защищённые гликановым щитом. Некоторые из обнаруженных сайтов были известны ранее, но некоторые являются новыми. Уязвимость многих из этих новых сайтов была подтверждена другими исследовательскими группами в последующих лабораторных экспериментах.

"Мы находимся в фазе пандемии, движимой появлением новых вариантов SARS-CoV-2, с мутациями, сконцентрированными в частности в спайк-белке", — говорит Сикора. — "Наш подход может помочь в разработке вакцин и терапевтических антител, особенно когда стандартные методы сталкиваются с трудностями".

Метод, разработанный в этом исследовании, также может быть применён для выявления потенциальных уязвимостей других вирусных белков.