Robert Sanders, 미디어 관계 | 2021 년 11 월 12 일
UC 버클리 과학자들은 SARS-COV-2 스파이크 단백질과 인간 ACE2 수용체 사이의 원자 수준의 상호 작용뿐만 아니라 스파이크 단백질을 표적화하고 감염을 예방하는 항체를 모델링했습니다. (신용 :Jason McLellan Laboratory/University of Texas at Austin)
NERSC (National Energy Research Scientific Computing Center)의 슈퍼 컴퓨터는 버클리 캘리포니아 대학교 (University of California, Berkeley)의 연구원들을 도왔으며 SARS-COV-2 바이러스 표면의 스파이크 단백질이 인간 세포의 수용체 단백질에 어떻게 부착되는지, 그리고 다양한 항체가 상호 작용을 차단하는 방법을 시각화하고 연구했습니다.
시뮬레이션은 예기치 않게 비판적으로 고도로 전염성이있는 델타 변이체의 스파이크 단백질 (연구 당시 미국과 세계의 많은 변형)이 인간 ACE2 수용체와의 결합에 특히 적합하며, 이는 바이러스가 인간 세포에 들어가는 게이트웨이 역할을한다는 것을 보여 주었다.
그러나 연구자들은 또한 SARS-COV-2에 대한 감염에 의해 유발 된 항체와 Pfizer, Moderna 및 Biontech가 제조 한 MRNA 기반 백신과 같은 전류 MRNA 기반 백신은 2019 년 후반 Wuhan에서 나온 원래의 균주를 포함하여 델타 변형을 중화 시킨다는 것을 관찰했다.
UC 버클리 (Bermie Amaro)는 화학 물질과 생물 공학 교수 인 Howard Hughes Medical Institatator의 UC Berkeley 교수 인 Rommie Amaro는“사람들은 스파이크 단백질이 ACE2에 결합하는 데 더 나은 것이기 때문에 델타 변이체가 더 감염성이 있다고 가정했지만, 우리의 시뮬레이션은 전체 이야기가 아님을 보여줍니다. "스파이크 단백질이 ACE2에 어떻게 결합하는지 외에도 항체와 면역계의 다른 부분이 어떻게 싸우는 지 고려해야합니다."
이 팀은 자연 구조 및 분자 생물학 저널에 결과를 발표했습니다. 이에 상응하는 저자는 Amaro와 그녀의 전 박사후 학자 인 Jose Manuel Flores-Solis이며, 현재 Austin의 텍사스 대학교 (University of Texas)의 부교수이자이자입니다.
DOE의 NERSC SuperComputer Cori에서 시뮬레이션을 수행했습니다
스파이크 단백질이 ACE2 수용체 및 항체와 어떻게 상호 작용하는지에 대한 원자 수준의 견해를 얻기 위해, 연구자들은 먼저 스파이크 단백질, 수용체 및 여러 종류의 항체의 분자 구조를 시뮬레이션 하였다. 그들은 다른 연구자들에 의해 결정된 스파이크 단백질, ACE2 수용체 및 여러 항체의 결정 구조를 사용하여이를 수행했습니다.
그런 다음 스파이크 단백질을 지질 이중층으로“담그기”, SARS-COV-2 바이러스를 캡슐화하는 지방 막의 지질 막인 지질 막인과 스파이크 단백질이 지질 이중층의 표면에서 물 분자 및 다른 분자와 어떻게 상호 작용하는지 시뮬레이션했습니다. 이를 통해 스파이크 단백질이 채택 할 수있는 상이한 형태와 ACE2 수용체에 스파이크 단백질이 얼마나 단단히 결합 된지를 결정할 수있다.
Amaro는“스파이크 단백질의 다른 형태가 어떤 항체에 결합 할 수 있는지 결정하기 때문에 스파이크 단백질 유연성이 중요하다.
연구자들은 스파이크 단백질의 다른 변이체가 인간 ACE2 수용체에 얼마나 잘 부착되는지, 다른 종류의 항체가 스파이크 단백질에 어떻게 결합하는지, 그리고 다른 상이한 항체 조합이 스파이크 단백질에 결합하고 중화시키는 데 얼마나 효과적인지를 살펴 보았습니다.
많은 시뮬레이션을 수행하기 위해 팀은 CORI 슈퍼 컴퓨터를 포함하여 버클리의 NERSC에서 강력한 컴퓨팅 리소스를 사용했습니다.
델타 균주는 더 잘 결합하지만 항체도 중화시킵니다.
그들이 배운 가장 중요한 것 중 하나는 델타 변이체의 스파이크 단백질이 원래 SARS-COV-2 균주의 스파이크 단백질보다 인간 ACE2 수용체에 더 단단히 결합한다는 것입니다. 이것은 아마도 델타 변형이 매우 전염성이있는 이유 중 하나 일 것입니다.
이 팀은 또한 시험 된 대부분의 항체가 원래 변형을 중화시킬 때 델타 변이체에 결합하고 중화하는데 동일하게 효과적이라는 것을 발견했다. 주목할만한 예외는 N- 말단 도메인이라는 스파이크 단백질의 일부를 표적으로하는 항체였다. 이 항체는 델타 변이체에 결합하는 데 덜 효과적이었으며,이를 중화시키는 능력이 약화되었습니다. 다행스럽게도 신체의 면역 반응에서 대부분의 항체와 Covid-19 백신에 의해 유도 된 대부분의 항체는 델타 변이체와 초기 변이체에 크게 변하지 않는 스파이크 단백질의 다른 영역을 대상으로합니다.
“일반적으로, 우리의 결과는 델타 변이체의 존재하더라도 현재 공인 된 mRNA 기반 백신의 지속적인 사용을 지원합니다. 왜냐하면 그들은 다른 변이체와 유사한 힘으로 델타 변이체를 중화시키는 것으로 보이는 항체를 유도하기 때문입니다.
이 논문의 공동 저자로는 전 UC 버클리 박사후 학자 알렉산더 팍 (Alexander Pak)이 현재 사우스 플로리다 대학교의 분자 의학 및 유전학 부의 조교수, 현재 애리조나 대학교의 생화학 조교수 인 다니엘 랩 (Daniel Wrapp)이 포함됩니다. 다른 공동 저자는 UC San Francisco와 Boulder의 콜로라도 대학의 연구원입니다.
이 작업은 국립 보건원 (R01AI093984-07S1, U54HG007013 및 R01AI093984)의 보조금, UC 샌프란시스코의 캘리포니아 캘리포니아 이니셔티브와 UC 버클리 BioEngineering의 보조금으로 지원되었습니다. NERSC에서 계산 자원의 사용은 계약 번호 DE-AC02- 05CH11231에 따른 미국 에너지 과학 사무국의 지원을 받았습니다.
