In-silico-Vergleich von SARS-CoV-2-Spike-Protein-ACE2-Bindungsaffinitäten bei verschiedenen Spezies und Auswirkungen auf den Ursprung des Virus

Titel	In-silico-Vergleich von SARS-CoV-2-Spike-Protein-ACE2-Bindungsaffinitäten bei verschiedenen Spezies und Auswirkungen auf den Ursprung des Virus
Autoren	Sakshi Piplani, Puneet Kumar Singh, David A. Winkler, Nikolai Petrovsky
Zeitschrift	Wissenschaftliche Berichte
Datum	06/24/2021
DOI	https://doi.org/10.1038/s41598-021-92388-5
Einführung	Die COVID-19-Pandemie, die durch das SARS-Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ausgelöst wurde, hat zu umfangreichen Untersuchungen über den Ursprung der Krankheit und die Übertragungsmechanismen auf den Menschen geführt. Ein wichtiger Untersuchungsbereich war die Frage, ob Haus- oder Nutztiere als SARS-CoV-2-Vektoren dienen könnten, wobei erste Daten auf eine artspezifische Anfälligkeit hinwiesen. Um das Verständnis für die Anfälligkeit von SARS-CoV-2 bei verschiedenen Spezies zu verbessern, wurde in dieser Studie ein In-silico-Ansatz mit struktureller Homologiemodellierung, Protein-Protein-Docking und Molekulardynamiksimulationen verwendet. Ziel war es, die Fähigkeit des SARS-CoV-2-Spike-Proteins zu analysieren, Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) aus verschiedenen relevanten Spezies zu binden. Das Spike-Protein zeigte unter allen untersuchten Spezies die stärkste Bindung an menschliches (h)ACE2 und bildete die höchste Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen. Bemerkenswert ist, dass Pangolin ACE2 trotz relativ geringer Sequenzhomologie die zweithöchste Bindungsaffinität aufwies, während Affen ACE2 trotz hoher Sequenzähnlichkeit zu hACE2 eine deutlich geringere Affinität zeigte. Diese Beobachtungen unterstreichen den Vorteil einer strukturellen Perspektive gegenüber einer sequenzbasierten für speziesübergreifende Analysen. ACE2-Spezies, die in den oberen Bereich der vorhergesagten Bindungsaffinität fallen (einschließlich Affe, Hamster, Hund, Frettchen und Katze), haben sich als permissiv für eine SARS-CoV-2-Infektion erwiesen, was einen Zusammenhang zwischen Bindungsaffinität und Infektionsanfälligkeit belegt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die frühesten bekannten SARS-CoV-2-Isolate bemerkenswert gut an die starke Bindung an menschliches ACE2 angepasst waren, was dazu beiträgt, die effiziente Übertragung von Mensch zu Mensch über die Atemwege zu erklären. Diese Forschungsarbeit veranschaulicht den Nutzen von In-silico-Strukturmodellierungsmethoden für die rasche Gewinnung von Erkenntnissen über neuartige Viren, die bei der Vorhersage ihres Verhaltens helfen und die Entwicklung von Gegenmaßnahmen unterstützen.
Zitat	Piplani, S., Singh, P. K., Winkler, D. A., & Petrovsky, N. (2021). In silico-Vergleich der SARS-CoV-2-Spike-Protein-ACE2-Bindungsaffinitäten bei verschiedenen Spezies und Implikationen für den Ursprung des Virus. Scientific Reports, 11(1), 13063. https://
Industrie	Forschung & Labor , Pharmazeutische Industrie

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