budetlyanin108

Categories:

Структурный анализ спайка SARS-CoV-2 на месте показывает гибкость, обеспечиваемую тремя петлями

Белок-шип (S) коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) необходим для проникновения в клетку и является основным направлением разработки вакцины. Здесь мы объединяем криоэлектронную томографию, усреднение субтомограмм и моделирование молекулярной динамики для структурного анализа S in situ. По сравнению с рекомбинантным S вирусный S был более сильно гликозилирован и находился в основном в закрытой конформации до слияния. Мы показываем, что стержневая область S содержит три шарнира, что дает голове неожиданную свободу ориентации. Мы предполагаем, что шарниры позволяют S сканировать поверхность клетки-хозяина, защищенную от антител обширной гликановой оболочкой. Структура нативной S способствует нашему пониманию инфекции SARS-CoV-2 и разработке безопасных вакцин.

Два основных метода структурного анализа, объединенные в этом исследовании, дополняют друг друга. Наше МД-моделирование выявило три гибких шарнира внутри ножки, бедра, колена и лодыжки, что согласуется с данными томографии. Можно предположить, что высокая степень конформационной свободы S на вирусной поверхности важна для механической устойчивости вируса или может способствовать движениям, которые мешают доступу антител к стеблю. Это также может позволить спайку взаимодействовать с относительно плоской поверхностью клеток-хозяев с более высокой авидностью ( рис. 5, G и H ). Томографические исследования фактических случаев заражения могут решить эту проблему в будущем. В отличие от конформации спайка до слияния, конформация после слияния, ранее наблюдаемая in vitro и in situ ( 7 ,9 ) и в этом исследовании ( рис. 1B ), по-видимому, негибкий. Насколько нам известно, обширная гибкость, которая была бы сопоставима со стеблем S перед слиянием, не была обнаружена для других слитых белков вируса I класса, включая env ВИЧ, HA гриппа или GP Ebola. Однако HA гриппа прикрепляется к мицеллам с помощью короткого линкера, допускающего изгиб до 25 градусов ( 21 ).

Особенно необычной особенностью, замаскированной на краю разрешенной плотности одночастичных структур, но хорошо разрешенной на средних субтомограммах, является короткая правая спиральная катушка наверху стержня предварительного синтеза. Будучи потерянными в структуре пост-слияния, как было решено для SARS-CoV ( 8 ), мы предполагаем, что правая спиральная спираль лишь незначительно стабильна, затягивая белок для большой структурной реорганизации в подпружиненном механизме слияния вирусов. Действительно, все три шарнира разбираются при переходе в постфузионную конформацию и размещаются вне ее структурного ядра ( 7 , 8 ) .

В целом наблюдаемое распределение S на поверхности вириона и его конформеров хорошо согласуется с данными других исследований ( 9 , 22 , 23 ). Зависимые от типа клетки-хозяина различия в изобилии конформации до и после слияния ( 9 , 22 ) могут зависеть от разных уровней ACE2 и сериновой протеазы TMPRSS2 ( 10 ). Если сайт расщепления фурином может играть здесь роль, еще предстоит выяснить. Интересным отличием является более высокое содержание S, наблюдаемое в этом исследовании, по сравнению с ( 22 , 23 ).

Полностью закрытая конформация S до слияния была в изобилии in situ. Это открытие подчеркивает, что высокотехнологичные рекомбинантные версии S зафиксированы в этой конформации ( 24 , 25) действительно могут быть ценными инструментами для разработки вакцины, хотя есть также различия в структуре in situ. Сайты N-гликозилирования выглядели очень объемными на томографической карте по сравнению с предыдущим анализом отдельных частиц, предполагая, что декорирование сахарами действительно может быть более обширным во время сборки вируса по сравнению с рекомбинантным эктодоменом, модифицированным во время стандартного везикулярного транспорта. Наша карта наводит на мысль о дополнительном N-гликозилировании на шарнирах стержневого домена и, возможно, на самых кончиках S NTD. Паттерн нативного гликозилирования определяет доступность эпитопов на переполненной вирусной поверхности ( 19 ), где NTD и стеблевые домены кажутся закрытыми соседними шипами ( рис. 5G).). Отсутствие избыточной плотности в предполагаемых сайтах O-гликозилирования указывает на преобладание N-гликозилирования.

Продолжение: https://www.facebook.com/veniamin.zaycev/posts/4064925940208801



Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded