Molecular insights into receptor binding energetics and neutralization of SARS-CoV-2 variants.
Molecular insights into receptor binding energetics and neutralization of SARS-CoV-2 variants.
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DOI：
10.1038/s41467-021-27325-1
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发表时间：
2021-11-30
影响因子：
16.6
通讯作者：
Alsteens D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Koehler M;Ray A;Moreira RA;Juniku B;Poma AB;Alsteens D
尽管自SARS-CoV-2出现以来，全球知识获得了前所未有的增长，但几乎所有与病毒复制、病理学和毒力的分子和细胞细节相关的机制知识都是使用SARS-CoV-2的早期原型分离株产生的。在这里，使用原子力显微镜和分子动力学，我们研究了这些突变如何定量影响RBD-ACE 2复合物形成的动力学，热力学和结构特性。我们观察到几种相关变体的RBD-ACE 2复合物稳定性显著增加。虽然N501 Y和E484 Q突变对于更大的稳定性特别重要，但N501 Y突变不太可能显著影响抗体中和。这项工作提供了关于SARS-CoV-2变异体结合的前所未有的原子细节，并深入了解了病毒突变对感染诱导的免疫力的影响。在这里，作者结合联合收割机单分子原子力光谱测量和分子动力学模拟，研究了来自四种SARS-CoV-2变异体（VoC）的刺突蛋白与人类ACE 2受体的结合。他们观察到几种VoC的RBD-ACE 2复合物稳定性增加，并推导出突变如何影响复合物形成的动力学，热力学和结构特性。
Despite an unprecedented global gain in knowledge since the emergence of SARS-CoV-2, almost all mechanistic knowledge related to the molecular and cellular details of viral replication, pathology and virulence has been generated using early prototypic isolates of SARS-CoV-2. Here, using atomic force microscopy and molecular dynamics, we investigated how these mutations quantitatively affected the kinetic, thermodynamic and structural properties of RBD—ACE2 complex formation. We observed for several variants of concern a significant increase in the RBD—ACE2 complex stability. While the N501Y and E484Q mutations are particularly important for the greater stability, the N501Y mutation is unlikely to significantly affect antibody neutralization. This work provides unprecedented atomistic detail on the binding of SARS-CoV-2 variants and provides insight into the impact of viral mutations on infection-induced immunity. Here, the authors combine single-molecule atomic force spectroscopy measurements and molecular dynamics simulations to investigate the binding of spike proteins from four SARS-CoV-2 variants of concern (VoC) to the human ACE2 receptor. They observe an increase in the RBD-ACE2 complex stability for several of the VoCs and derive how the mutations affect the kinetic, thermodynamic and structural properties of complex formation.
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