に投稿された最近の研究では、 バイオRxiv* プレプリント サーバーでは、研究者は、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) の懸念される亜種 (VOC) の変異がウイルス感染に及ぼす影響を調査しました。
バックグラウンド
ウイルスは、さまざまな選択力に応じて変異するため、宿主細胞に継続的に適応できます。 SARS-CoV-2 変異は、優れた集団免疫回避と、宿主因子、特に細胞受容体アンギオテンシン変換酵素-2 (ACE-2) に対する親和性の強化を示しています。 しかし、気道の力は結合パートナーに影響を与え、SARS-CoV-2:ACE2結合によって示される親和性と力の安定性の問題が突然変異の選択の要因になる可能性があります。
研究について
本研究では、研究者は、SARS-CoV-2 VOC のアミノ酸変化が受容体結合ドメイン (RBD): ACE2 結合の動態に及ぼす影響を、外部負荷の存在下と非存在下で調べました。
チームは、野生型 (wt) 株の SARS-CoV-2 RBD と、SARS-CoV-2 アルファ、ベータ、デルタ、およびおよびガンマVOC。 テザー配位子複合体と磁気ビーズをガラス表面に付着させた。 チームは、磁気ピンセット (MT) を使用して、さまざまな量の一定の力の下で RBD と ACE2 の間の相互作用を調べました。
また、さまざまなストレス下での ACE2 と SARS-CoV-2 RBD 間の相互作用の反復的な結合と解離が評価されました。 さらに、チームは F を使用して力の安定性を説明しました。1/2、これは、解離または結合コンフォメーションのいずれかでシステムを配置する確率が等しい中点力です。
解離した画分に 2 状態モデルを適合させました (fディス) F を導出する1/2. 結合状態と解離状態の滞留時間は、力の関数として決定されました。 単分子平衡定数 KDTL 二分子解離定数 KD、 ソル 重量に正規化され、VOC について比較されました。
結果
25 pN を超える力では、ACE2 は独特の展開シグネチャで展開され、特定のテザーの識別が可能になりました。 10 pN 未満の力では、タンパク質ドメインが折り畳まれた構成にある場合、リンカーは解離中にリガンドと受容体が互いに近くに留まり、再結合を促進します。
低い力では、結合は大部分が確立されますが、力を上げると結合パートナー間の解離期間が長くなります。 RBD:ACE2 相互作用の力依存性を定量化することで、平衡力の安定性と相互作用の動力学へのアクセスが可能になりました。
平均滞留時間、タウディス とタウバウンド、力への指数関数的な依存性を反映しています。 結合状態と解離状態での滞留期間の重複により、中点力 F を決定するための代替方法が提供されました1/2.
チームは絶対値と VOC 間の違いに優れた一致を見出しました。1/2 値は、2 状態モデルを使用して計算されました。 すべての構造について、解離状態の寿命は力の上昇とともに指数関数的に上昇します。 対照的に、バインドされた状態の寿命は、すべての VOC に関連付けられている力で減少しました。 それにもかかわらず、タウの依存性バウンド on force は VOC によって異なります。
より大きな F の発見に合わせて1/2 SARS-CoV-2 アルファの場合、チームはより高いタウに注目しましたバウンド 観測された力の範囲全体で、wt よりも Alpha の方が大きく、Alpha の方が力の安定性が高いことを示しています。 他の揮発性有機化合物は、同じ F1/2 値。
結合寿命の力依存性は VOC 間で大きく異なり、その結果、タウの負荷がない場合の外挿寿命が大きく異なります。0、バインド とタウ0、ディス. チームは、単一分子試験で計算された親和性と従来の親和性測定から得られた値との間に良好な一致を観察しました。
さらに、統計は、ゼロの力での親和性と機械的負荷の下で観察された安定性との間の明確な違いを示しました。 特に、すべての VOC が wt よりも高い親和性を示したため、Alpha はより大きな力の安定性を示しました。 熱力学的親和性と力の安定性の明確な違いは、さまざまな分子結合で観察されています。 これは、VOC を評価する際に力の安定性を独立した基準と見なす必要があることを意味します。
結論
研究結果は、係留リガンドアッセイが、ACE2に結合するさまざまなSARS-CoV-2 VOCの親和性と力の安定性を効果的に評価できることを示しました。 従来のバルク アフィニティ アッセイとは異なり、このアッセイは、気道の動的環境における現実的な結合条件をシミュレートし、機械的ひずみ下でのダイナミクスと結合安定性に関する詳細な情報を提供しました。 SARS-CoV-2 のアルファ、ベータ、ガンマ、およびデルタ VOC は、wt と比較して ACE2 に対してより大きな親和性を持っていますが、アルファ VOC のみがより大きな力の安定性を持っていました。
*重要なお知らせ
bioRxiv は、査読されていない暫定的な科学レポートを発行しているため、決定的なものと見なしたり、臨床診療/健康関連の行動をガイドしたり、確立された情報として扱ったりするべきではありません。
