Проучване сравнява силата на свързването на SARS-CoV-2 и SARS-CoV

[ad_1]

В продължаващата пандемия на коронавирусната болест 2019 (COVID-19) много изследвания са фокусирани върху ролята на неутрализиращи антитела за противодействие на инфекцията от тежкия остър респираторен синдром коронавирус-2 (SARS-CoV-2). Повечето от тези проучвания се основават на геномно секвениране, показващо съвпадения между хипервариабилния регион (HVR) и антиген рецептор-свързващ домен (RBD). Резултатите обаче са трудни за интерпретация поради много фактори, като бързото отслабване на титрите на антителата, както и споделените антигенни последователности с много други вируси като по-ранните ТОРС (89% споделени последователности) и грипни вируси.

Изследване: Сила на свързване и номера на водородна връзка между Covid-19 RBD и HVR на антитялото. Кредит за изображение: NIAID / Flickr

Подробности за проучването

Нов препринт върху bioRxiv* сървър описва взаимодействията между свързващия протеинов пик на вируса SARS-CoV-2 с антителата. По-ранни проучвания са разглеждали сходството в 3D структурите на протеина с шипове в двата вируса на ТОРС, както се вижда на крио-ЕМ. Когато се сравняват аминокиселинните последователности на протеина на двата вируса, те показват 77% сходство. Тъй като това не показва разликите в свързването, или ефекта от температурата и други фактори, или естеството на свързването, тези проучвания не са били твърде успешни.

Настоящото проучване сравнява силата на свързване на комплексите SARS-CoV-2 и SARS-CoV протеин-антитела. Тъй като се смята, че вирусните взаимодействия с неговия ангиотензин-конвертиращ ензим 2 (ACE2) рецептор или неговите IgM / IgG антитела са чрез водородна връзка между карбоксилни и аминогрупи, изследователите се стремят да използват инфрачервена спектроскопия (FTIR), за да разберат естеството на свързването както и броя на облигациите. Това би помогнало да се оцени интензивността на вирусна атака.

Необичайна температурна зависимост

Изненадващо, те откриха почти еднакъв брой връзки за всеки вирус при стайна температура или под 27 ° C. С други думи, наблюдавана е неспецифична реактивност на антитела, с точност по-малка от 95%. Когато свързването е настъпило при температура на човешкото тяло, т.е. при 37 ° С или над 31 ° С, специфичността на антителата се подобрява според броя на наличните водородни връзки, съответно при 19 и 12.

Това се дължи на по-нататъшното разгръщане на четвъртичната структура на протеина при по-високи температури. Термичното разбъркване води до термично разрушаване на връзките на ван дер Ваалс между протеиновите нишки, което намалява броя на тези връзки. Това доведе до бавното излагане на повече места за свързване с водород.

FTIR показа подобна абсорбция при 1550 cm-1 и за двете смеси, на протеина SARS-CoV-2 с протеини / SARS-CoV-2 антитела и SARS-CoV-2 112 протеина с шипове / SARS-CoV-1, на 0,5 % и 0,4%, съответно. С други думи, връзките между антителата и шип протеини не укрепна, а по-скоро се образува по-голям брой връзки при по-високи температури. Това обяснява по-високата специфичност, тъй като по-голямото съотношение на връзките води до ефективна блокада на свързване за неспецифични антитела.

Тези резултати се съгласяват с наскоро публикувано изследване, което потвърждава броя на водородните връзки и в тези комплекси вирус-антитяло чрез секвениране на аминокиселини и чрез сравняване на тежките вериги на молекулите на антителата, насочени към двата вируса.

Сравнение на аминокиселинна последователност на антитяло 2 и антитяло 1 по отношение на разликата в свързването към S протеина. IgM бяха изобразени със синята панделка в средата и S протеините, представени от панделките на винта отгоре и отдолу, където бяха маркирани някои от представителните епитопни остатъци в S протеина. Последователността на антителата е получена от литературата [32,33]. И двете антитела образуват само 2+ водородни връзки при стайна температура поради сгъването на протеиновата структура, докато такъв брой ще се увеличи съответно до 19 и 12 при температурата на човешкото тяло. Както може да се изчисли от уравнението на Арениус, около 5% от S протеина ще се свърже с антитяло 1 при стайна температура, което води до неизбежна неточност при тестване, която може да бъде елиминирана само при телесна температура.

Сравнение на аминокиселинна последователност на антитяло 2 и антитяло 1 по отношение на разликата в свързването към S протеина. IgM бяха изобразени със синята лента в средата и S протеините, представени от панделките на винта отгоре и отдолу, където някои от представителните епитопни остатъци в S протеина бяха маркирани. Последователността на антителата е получена от литературата [32,33]. И двете антитела образуват само 2+ водородни връзки при стайна температура поради сгъването на протеиновата структура, докато такъв брой ще се увеличи съответно до 19 и 12 при температурата на човешкото тяло. Както може да се изчисли от уравнението на Арениус, около 5% от S протеина ще се свърже с антитяло 1 при стайна температура, което води до неизбежна неточност при тестване, която може да бъде елиминирана само при телесна температура.

Какви са последиците?

Въпреки тясната филогенетична връзка и много сходни последователности, открити в SARS-CoV и SARS-CoV-2, инфрачервената спектроскопия демонстрира наличието на различен брой водородни връзки между съответните молекули на шип и антитела. Те откриха температурно завишено повишаване на силата на свързване, вероятно поради разгръщането на протеиновата кватернерна структура. Установено е, че това се дължи на увеличаване на местата на свързване, а оттам и на броя на водородните връзки между карбоксилните и аминокраищата на различните протеини.

Констатациите им са подкрепени от констатациите за абсорбция при 37 ° C, когато е установено, че броят на водородните връзки на двата типа антитела съответно към SARS-CoV-2 и SARS-CoV е 19 срещу 11. При 27 ° C , съотношението на връзката, изчислено чрез термодинамични показатели, е около 20: 1, отчитайки неспецифичността на свързването при по-ниска температура. Такава информация ще помогне да се оцени точността на по-новите тестове за бързи антитела на Covid-19 IgM / IgG, които са предназначени да помогнат за по-бързо и по-широко проследяване на ваксиналните отговори и на изследванията върху вируса като цяло.

Нашите резултати несъмнено призовават за необходимостта от симулиране на температурата на човешкото тяло при бъдещата диагноза на антитела, особено по време на търсенето на възможните ваксини, тъй като уникалността на свързването или специфичността на IgM / IgG на SARS-CoV-2 биха могли да бъдат получени напълно при по-топла температура, а не при обичайната лабораторна / стайна температура от 20 ° C – 25 ° C, където се провеждат повечето изследвания на ваксината. “

*Важно съобщение

bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, да насочват клиничната практика / свързаното със здравето поведение или да се третират като установена информация.

[ad_2]