بررسی ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ (SARS-CoV-۲) با داکینگ مولکولی
- سال انتشار: 1402
- محل انتشار: فصلنامه زیست شناسی میکروارگانیسمها، دوره: 12، شماره: 46
- کد COI اختصاصی: JR_BJM-12-46_003
- زبان مقاله: فارسی
- تعداد مشاهده: 196
نویسندگان
گروه علوم زیستی، دانشکده علوم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
گروه علوم زیستی، دانشکده علوم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران
چکیده
مقدمه: بیش از دو سال از شیوع سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا ۲ (SARS-CoV-۲) در ووهان چین می گذرد. SARS-CoV-۲ یک پاندمی بی سابقه (COVID-۱۹) در عصر مدرن ایجاد کرده و تمام ساختارهای علمی، اقتصادی و اجتماعی جهان را به چالش کشیده است. تحقیقات گسترده ای در سراسر جهان برای مطالعه ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک SARS-CoV-۲ از ابتدای پاندمی انجام شده اند. بنا بر مطالعات مختلف، نقش و اهمیت پروتئین اسپایک در ورود SARS-CoV-۲ به سلول های انسانی ثابت شده است. ازجمله عوامل مهم و موثر در کنترل همه گیری کووید-۱۹، درک تغییرات ساختاری پروتئین اسپایک در واریانت های ویروس و اثربخشی داروها و واکسن ها در برابر واریانت های جدید SARS-CoV-۲ است. با توجه به اهمیت فراوان پروتئین اسپایک SARS-CoV-۲، سعی شد در این مطالعه ساختار و تعامل آن با گیرنده های سلولی با استفاده از ابزار بیوانفورماتیک بررسی شود. علاوه بر این، اثر داروها و واکسن های موجود بر وارینت های مختلف SARS-CoV-۲ بررسی شد.مواد و روشها: روش های بیوانفورماتیک و داکینگ مولکولی برای مطالعه عملکرد اتصال پروتئین اسپایک به گیرنده های سلولی مختلف آن در بدن انسان استفاده شدند. برای انجام فرایند داکینگ مولکولی از وب سرور HDOCK و در مرحله بعد از وب سرور PDBsum برای بررسی های پس از داکینگ و اطمینان از صحت داده های به دست آمده استفاده شد. همچنین از نرم افزار PyMOL برای مطالعه و تجسم جهش های جایگزین و حذف در پروتئین اسپایک استفاده شد.نتایج: تفاوت در پروتئین اسپایک واریانت های SARS-CoV-۲ با تصویرسازی های انجام گرفته، توسط نرم افزار PyMOL مقایسه شد. داده های حاصل از جهش های گسترده در پروتئین اسپایک واریانت اومیکرون نشان دهنده نوعی بازطراحی دوباره پروتئین اسپایک بود. این جهش های وسیع، تغییرات گسترده ای در ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک به همراه دارد. براساس داده های حاصل از داکینگ مولکولی و مقایسه میزان سطح انرژی (امتیاز داکینگ) اتصال پروتئین اسپایک واریانت های مختلف ویروس با گیرنده های مختلف نشان دهنده بالابودن تمایل اتصال - با سطح انرژی پایین تر و پایدارتر پروتئین اسپایک - با گیرنده KREMEN۱ نسبت به گیرنده اصلی ACE۲ است. میزان سطوح انرژی اتصال پروتئین اسپایک در واریانت های مختلف ویروس با سایر گیرنده ها غیر از گیرنده KREMEN۱ تقریبا مشابه بود یا اختلاف اندکی با سطوح انرژی اتصال پروتئین اسپایک در واریانت های مختلف ویروس با گیرنده اصلی ACE۲ دارد.بحث و نتیجه گیری: تفاوت زیادی در تمایل اتصال پروتئین اسپایک واریانت های نوظهور و مهم ویروس (اصلی، آلفا، دلتا و اومیکرون) با گیرنده ACE۲ وجود ندارد؛ اما میزان تمایل اتصال به گیرنده KREMEN۱، رو به افزایش و در واریانت دلتا به اوج خود رسیده است. سطح انرژی اتصال پروتئین اسپایک به گیرنده KREMEN۱ به طور محسوسی نسبت به سایر گیرنده ها منفی تر بوده و این نشان دهنده ایجاد اتصالات و پایداری بیشتر است. با توجه به سطح انرژی های دریافتی از وب سرور HDOCK، می توان نتیجه گرفت اگرچه گیرنده ACE۲ گیرنده اصلی پروتئین اسپایک نام گرفته است، همچنان گیرنده های دیگری نیز با پایداری خوبی می توانند به پروتئین اسپایک متصل شوند. براساس اطلاعات موجود، تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر انجام فرایند داکینگ بین پروتئین اسپایک با سایر گیرنده های غیراصلی پروتئین اسپایک (AXL، ASGR۱ و KREMEN۱) صورت نگرفته است؛ بنابراین، برای تایید یا رد این یافته ها باید پژوهش های جامع تری انجام شود.کلیدواژه ها
SARS-CoV-۲, اسپایک, گیرنده ACE۲, جهش, واریانت های جدید, بیوانفورماتیکاطلاعات بیشتر در مورد COI
COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.
کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.