Сахарное покрытие подготавливает коронавирус к заражению

Иммунная система распознает чужеродные патогены, такие как коронавирус, но вирус использует гликановый щит — слой сахароподобных молекул (гликанов) — для маскировки от антител.

Симуляции на суперкомпьютере Frontera (TACC) раскрыли атомную структуру этого щита. Более того, моделирование показало, что гликаны не только скрывают вирус, но и меняют форму спайк-белка, подготавливая его к заражению клетки.

Ключевые выводы исследования:

• Каждый из примерно 65 спайк-белков коронавиуса покрыт гликанами, которые составляют около 40% его массы.
• В "закрытой" конформации гликаны полностью экранируют белок, мешая распознаванию.
• Для связывания с рецептором ACE2 на клетке человека часть белка (рецептор-связывающий домен) должна подняться ("открытая" конформация).
• В открытом состоянии два специфических гликана выступают в роли опор, стабилизируя белок в этой конформации. Это указывает на их активную роль в динамике белка, выходящую за рамки простого экранирования.
• Исследователи сравнивают этот процесс с взведенным курком: когда белок открыт, он "заряжен и готов к выстрелу" — ему остается лишь встретить рецептор ACE2 для сверхплотного связывания и заражения клетки.

Методология:

Исследователи объединили экспериментальные данные (крио-ЭМ структуры) с молекулярным моделированием, чтобы воссоздать полную картину спайк-белка с гликанами. Для симуляции динамики системы из 1.7 миллиона атомов потребовались огромные вычислительные ресурсы суперкомпьютера Frontera (до 4000 узлов, ~250 000 ядер).

Значение:

Понимание уязвимостей в гликановом щите и механизма "взведения" спайк-белка критически важно для разработки вакцин, терапевтических антител и лекарств против SARS-CoV-2.

Источник:

Исследование "Shielding and Beyond: The Roles of Glycans in SARS-CoV-2 Spike Protein" опубликовано на bioRxiv.org 12 июня 2020 года. Работа поддержана NIH и NSF.