تجزیه و تحلیل ساختاری و مولکولی پروتئین سنبله SARS-CoV-2 بر اثر جهش‌ نقطه‌ای S494P با استفاده از روش های بیوانفورماتیکی و دینامیک مولکولی

محورهای موضوعی : بیوانفورماتیک

مهرعلی محمودجانلو ¹ , حسن صاحب جمعی ² , الهام تازیکه لمسکی ³

1 - گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران
2 - گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، واحد ورامین- پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامی، ورامین، ایران
3 - گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

تاریخ دریافت : 1400/11/30 تاریخ پذیرش : 1401/01/29 تاریخ انتشار : 1400/09/01

کلید واژه: شبیه سازی دینامیک مولکولی, داکینگ, کوید 19, پروتئین سنبله, S494P,

چکیده مقاله :

ظهور برخی جهش ها در دامنه اتصال گیرنده ویروس کوید 19 (SARS-CoV-2 (RBD)) می تواند به دلیل تغییرات ساختاری و افزایش پایداری پروتئین سنبله (spike protein)، باعث گسترش و افزایش بیماری زایی در انسان شود. با توجه به شکل‌گیری سویه‌های مختلف SARS-CoV-2 توسط جهش‌ها و تأثیر فاجعه‌بار آنها بر سلامت عمومی، مطالعه تأثیر جهش توسط دانشمندان و محققان در سراسر جهان اجتناب‌ناپذیر است. طبق شواهد موجود، نوع S494P در چندین سویه SARS-CoV-2 از میشیگان، ایالات متحده مشاهده شده است. برای بررسی اینکه چگونه جهش طبیعی S494P میل اتصال گیرنده را در RBD تغییر می دهد، ما تجزیه و تحلیل ساختاری پروتئین های سنبله نوع وحشی و جهش یافته را با استفاده از برخی روش های بیوانفورماتیک و ابزارهای محاسباتی انجام دادیم. نتایج نشان می دهد که جهش S494P باعث افزایش پایداری پروتئین سنبله می شود. همچنین، بررسی داکینگ مولکولی با استفاده ازHADDOCK تمایل اتصال بالاتری به hACE2 برای سنبله جهش یافته نسبت به نوع وحشی را نشان می دهد که احتمالاً به دلیل افزایش ساختارهای ثانویه رشته بتا و Turn است که باعث افزایش سطح قابل دسترسی سطح (SASA) و احتمال برهمکنش می شود. تجزیه و تحلیل S494P به عنوان یک جهش مهم RBD ممکن است نظارت مستمر جهش های سنبله را برای کمک به توسعه داروها و واکسن های COVID-19 فراهم کند.

چکیده انگلیسی:

The emergence of some mutations in the SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) can increase the spread and pathogenicity due to the conformational changes and increase the stability of Spike protein. Due to the formation of different strains of SARS-CoV-2 by mutations, and their catastrophic effect on public health, the study of the effect of mutations by scientists and researchers around the world is inevitable. According to available evidence, the S494P variant is observed in several SARS-CoV-2 strains from Michigan, USA. To investigate how the S494P natural mutation alters receptor binding affinity in RBD, we performed structural analysis of wild-type and mutant spike proteins using some bioinformatics and computational tools. The results show that S494P mutation increases the spike protein stability. Also, applying docking by HADDOCK displayed higher binding affinity to hACE2 for mutant spike than wild type possibly due to the increased β-strand and Turn secondary structures which increases surface accessibly surface area (SASA) and the chance of interaction. The analysis of S494P as a critical RBD mutation may provide the continuing surveillance of spike mutations to aid in the development of COVID-19 drugs and vaccines.