Het virus SARS coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is de bekende veroorzaker van coronavirusziekte 2019 (COVID-19). Het "spike"- of S-eiwit vergemakkelijkt het binnendringen van virussen in gastheercellen.

Nu heeft een groep onderzoekers van de Seoul National University in Zuid-Korea, Universiteit van Cambridge in het VK, en Lehigh University in de VS, hebben samengewerkt om de eerste open-source all-atom-modellen van een S-eiwit van volledige lengte te produceren. De onderzoekers zeggen dat dit van bijzonder belang is omdat het S-eiwit een centrale rol speelt bij het binnendringen van virussen in cellen, waardoor het een belangrijk doelwit is voor de ontwikkeling van vaccins en antivirale geneesmiddelen.

De details zijn te vinden in een paper, "Ontwikkeling van een volledig geglycosyleerd SARS-CoV-2 Spike-eiwitmodel van volledige lengte in een viraal membraan" zojuist online gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry B .

Deze videodemo illustreert hoe je dit membraansysteem kunt bouwen op basis van hun SARS-CoV-2 S-eiwitmodellen. Het modelbouwprogramma is open access en is te vinden op de startpagina van CHARMM-GUI door op de COVID-19-archieflink te klikken, of door op de archieflink in de kop te klikken, dan de COVID-19 Proteins-link in de linkerzijbalk.

Ontwikkeld door Wonpil Im, een professor in de afdeling Biologische Wetenschappen en Bioengineering van Lehigh University, CHARMM-GUI (GUI =graphical user interface) is een programma dat complexe biomoleculaire systemen eenvoudig simuleert, precies en snel. Im beschrijft het als een 'computationele microscoop' waarmee wetenschappers interacties op moleculair niveau kunnen begrijpen die op geen enkele andere manier kunnen worden waargenomen. Meer informatie over CHARMM-GUI vind je in deze video.

"Onze modellen zijn de eerste volledig geglycosyleerde SARS-CoV-2 spike (S)-eiwitmodellen van volledige lengte die beschikbaar zijn voor andere wetenschappers, " zegt Im. "Ik had het geluk om samen te werken met Dr. Chaok Seok van Seoul National University in Korea en Dr. Tristan Croll van University of Cambridge in het VK. Ons team bracht dagen en nachten door om deze modellen zeer zorgvuldig te bouwen van de bekende cryo- EM-structuurdelen. Modelleren was een hele uitdaging omdat er veel regio's waren waar eenvoudige modellering geen modellen van hoge kwaliteit opleverde."

Wetenschappers kunnen de modellen gebruiken om innovatief en nieuw simulatieonderzoek uit te voeren voor de preventie en behandeling van COVID-19, volgens Im.

De S-eiwitstructuur werd bepaald met cryo-EM met de RBD omhoog (PDB ID:6VSB), en met de RBD omlaag (VOB ID:6VXX). Maar, dit model heeft veel ontbrekende resten. Dus, ze hebben eerst de ontbrekende aminozuurresiduen gemodelleerd, en dan andere ontbrekende domeinen. In aanvulling, ze modelleerden alle potentiële glycanen (of koolhydraten) die aan het S-eiwit zijn gehecht. Deze glycanen voorkomen de herkenning van antilichamen, waardoor het moeilijk is om een ​​vaccin te ontwikkelen. Ze bouwden ook een viraal membraansysteem van een S-eiwit voor simulatie van moleculaire dynamica.