SARS-CoV-2 Spike Protein Reseptör-Bağlanma Bölgesindeki Aminoasit Değişimlerinin Yapısal Analizi

Structural Analysis of Novel Amino Acid Substitutions in SARS-CoV-2 Spike Protein Receptor-Binding Domain

Özet

SARS-CoV-2 spike proteininde, bu yeni ortaya çıkan virüsün enfeksiyöz özelliğindeki artışı açıklayabilecek birçok aminoasit değişimi mevcuttur. Bu nedenle, bu çalışmada, söz konusu aminoasit değişimlerinin protein yapısı ve fonksiyonu üzerin - deki potansiyel etkisinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, gelişmiş teknoloji ürünü bilişimsel araçlar kullanılarak protein benzerliği, 2D ve 3D yapı, ligand bağlanması ve biyolojik fonksiyon üzerine in siliko analizler yapılmıştır. Bu aminoasit değişimlerinden bazılarının iki- ve üç-boyutlu protein yapısında önemli değişimlere neden olduğu ve spike proteini reseptör- bağlanma bölgesi (RBB) ile ACE2 ve diğer ligandlar arasındaki etkileşimi değiştirebileceği belirlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada sunulan veriler SARS-CoV-2 virüsüne yönelik halihazırda sahip olduğumuz bilgi dağarcığına önemli bir katkı sağla - yarak; virüsün moleküler farklılıklarının, enfeksiyon mekanizmasının ve konak hücrede etkilediği hücresel süreçlerin daha iyi anlaşılması ile daha etkili tedavi ve aşıların geliştirilebilmesine yardımcı olacaktır.

Abstract

T here are several novel amino acid substitutions in SARS-CoV-2 spike protein, which could account for the increased infec- tivity of this newly emerged virus. Therefore, in this paper we aimed to evaluate the potential effects of these amino acid substitutions on protein structure and function. For this purpose, we made use of several state-of-the-art computational tools and performed in silico analyses on protein similarity, 2D and 3D structure, ligand binding and biological function. We found that some of the novel amino acid changes caused significant structural alterations both at the secondary and terti - ary structure level, possibly affecting the interaction between the spike protein receptor-binding domain (RBD) and ACE2, as well as other ligands. In conclusion, data we provided here is a significant contribution to our current knowledge of the SARS-CoV-2 virus and will aid in having a better understanding of its molecular differences, mechanism of infection and the cellular processes it affects in the host in order to develop better therapies and vaccines.