ACE2界面盐桥对SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD的ACE2-结合亲和性影响

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuhu8207
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
分别于2002年和2019年爆发的严重急性呼吸系统综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus;SARS-Co V)和严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2;SARS-Co V-2),尤其是后者,已经对人类健康和社会经济造成了严重影响。两种冠状病毒均通过刺突蛋白质受体结合域(receptor binding domain;RBD)结合人类受体血管紧张素转化酶2(angiotensin converting enzyme 2;ACE2)而侵染宿主细胞。SARS-Co V RBD(RBDCo V)对人类ACE2热点残基K31和K353侧链的良好支撑被认为能够维持ACE2界面盐桥K31-E35和K353-D38的稳定,使得SARS-Co V获得了对人类ACE2的高结合亲和性,进而突破物种屏障而从果子狸传播到人并获得人传人的能力。相比RBDCo V,SARS-Co V-2的受体结合域(SARS-Co V RBD;RBDCo V-2)对人类ACE2具有更高的结合亲和性。但是,RBDCo V-2是如何适应ACE2热点残基K31和K353的?在RBDCo V-ACE2和RBDCo V-2-ACE2复合物中,ACE2界面盐桥K31-E35和K353-D38在稳定性上是否存在差异?盐桥的形成和破坏究竟会对两个RBDs的ACE2-结合亲和性造成什么样的影响?这些问题仍不清楚。为了回答上述问题,我们以处于自由态的人类ACE2(free ACE2)、RBDCo V-ACE2复合物和RBDCo V-2-ACE2复合物为研究对象,使用多副本分子动力学模拟、结构层次聚类和结合自由能计算等方法对两个界面盐桥的形成情况、盐桥构成残基与周围结构环境的相互作用、以及盐桥状态(盐桥存在或不存在)对RBDs与ACE2结合自由能的影响等进行了计算和统计比较分析。结果显示:(1)RBDCo V和RBDCo V-2对ACE2的结合均极大增加了盐桥K31-E35的占有率,但该盐桥在两个复合物中的占有率并不存在明显差异;(2)RBDCo V和RBDCo V-2对ACE2的结合分别极大减少和增加了盐桥K353-D38的占有率,使得该盐桥在RBDCo V-2-ACE2中具有最高的占有率或稳定性;(3)在RBDCo V-ACE2复合物中,由空间位阻效应(因RBDCo VY484的存在)、竞争性氢键相互作用以及局部疏水环境的不稳定所导致的K353侧链的剧烈波动严重干扰了盐桥K353-D38的形成和稳定;(4)在RBDCo V-2-ACE2复合物中,Q498对RBDCo VY484的替代在消除空间位阻效应的同时还稳定了K353侧链与RBDCo V-2相关残基间的氢键,最终极大提高了盐桥K353-D38的占有率或稳定性。(5)RBDCo V-2Q493侧链与K31-E35盐桥构成残基间同时形成的稳定氢键有利于该盐桥的稳定,而RBDCo V-ACE2中K31周围的疏水环境,尤其是Y442为K31侧链所提供的疏水支撑,很可能主导了盐桥K31-E35的稳定性;(6)对于RBDCo V-ACE2和RBDCo V-2-ACE2复合物,两个ACE2界面盐桥的存在相比不存在时均能通过稳定界面和优化盐桥构成残基的结合自由能而增强蛋白质间的结合亲和性,同时,盐桥形成对RBDCo V-ACE2结合亲和性的增强作用大于对RBDCo V-2-ACE2的增强作用。我们的结果并不支持前人所提出的RBDCo VT487分叉侧链疏水基团(甲基)能够稳定支撑K353侧链而有利于K353-D38盐桥稳定的观点;相反,K353周围疏水微环境的欠稳定以及RBDCo VY484对K353的立体化学阻碍极大限制了RBDCo V-ACE2中K353-D38盐桥的形成,从而在一定程度上破坏了局部结合界面的稳定而损害了RBDCo V-ACE2结合亲和性。相较于RBDCo V,RBDCo V-2在几个关键位点上的残基变化(RBDCo VY484?RBDCo V-2Q498,Y442?L455和N479?Q498)允许其以不同的策略适应ACE2的热点残基K31和K353,即这些残基变化允许RBDCo V2与ACE2 K353和K31形成相对稳定的蛋白质间氢键,而氢键的形成又与K31-E35和K353-D38盐桥的形成相互协同和促进,这不仅促进了局部结合界面的稳定,同时也增强了RBDCo V2的ACE2-结合亲和性。总之,与RBDCo V相比,RBDCo V-2对人类ACE2热点残基K31和K353更优的适应为其更强的ACE2-结合亲和性做出了积极贡献。我们的结果不仅为解释SARS-Co V和SARS-Co V-2的ACE2-结合亲和性差异提供了新见解,同时还促进了SARS-Co V和SARS-Co V-2 RBDs对人类ACE2识别和适应分子机制的理解。
其他文献
数字技术的快速发展与创新运用为地方政府公共卫生危机治理现代化提供了新的治理思路。随着治理环境的日益复杂化以及各国命运共同体理念的形成,公共卫生危机已自区域性片区传播转向跨时空、跨地域的全球风险传播,风险社会、信息社会和转型社会的叠加交汇对政府公共卫生危机治理能力提出了更高的要求,而作为与公众联系最紧密的政策执行者,地方政府往往成为落实本地危机治理具体措施的主要力量。地方政府公共卫生危机数字治理能力
学位
当前,全球能源地缘政治格局正发生深刻的结构性变化,在能源供给中心西移与消费中心东移形成的能源地缘政治主要矛盾下,沙特阿拉伯面临的能源地缘政治形势同样发生深刻变化,能源权力受到严重冲击。国际能源市场受新冠肺炎疫情影响,国际油价持续维持低位运行。美国能源独立战略的成功实施进一步削弱了沙特阿拉伯在全球油气供应市场上的份额。在应对新冠肺炎疫情风险对全球能源格局冲击时,沙特阿拉伯领导下的“欧佩克+”治理机制
学位
中国已于2021年2月宣布脱贫攻坚战取得全面胜利,为了探究《人民日报》历时70年的扶贫报道话语的演变,本研究参考费尔克拉夫的三维分析框架、梵·迪克的话语分析理论,采用内容分析和文本分析方法,探讨《人民日报》扶贫报道话语的演变特点、演变成因、话语所受的外在影响及其社会价值。研究发现《人民日报》的文本结构愈发专业又不失灵活;叙事视角逐渐多样,信源明晰;构建的言语一直以国家政策思想为指导基础,通过报道扶
学位
深度报道《我在小红书上当“网红”》,以昆明地区的小红书博主为关注对象,通过体验观察、深度访谈、文献查阅等多种采访方法,采用特稿写作的方式讲述五位昆明小红书博主故事。通过叙述五位小红书博主从零起步到成为博主所经历的日常和遭遇,展现博主劳动强度高、基本权利没有保障、笔记数据造假、娱乐与生产界限模糊、呈现表演性生活等现实问题,力求以点带面来呈现小红书博主这个群体在光环背后不为人知的一面。笔者希望通过这篇
学位
作为“末梢神经”和“最后一公里”的农村公路,是我国公路网作用发挥的基础,也是服务三农、振兴乡村的重要基础设施保障。2019年中央一号文件提出:“全面推进‘四好农村路’建设,加大‘路长制’和示范县实施力度”,2021年在一号文件中强调“全面实施路长制”。“路长制”实施之初因成效显著而得以迅速推广,并得到社会的认可和期待。然而,作为一项移植借鉴,缺少实践检验与理论论证的新生制度,“路长制”在发挥作用的
学位
开花是被子植物生命周期中至关重要的环节,直接关系到植物的繁衍和遗传因子的传递。研究植物开花的分子机理对作物的改良育种和农业生产具有重要的指导意义。MADS-box转录因子是在开花植物中广泛分布的一类重要的基因家族,其在植物生命周期的多个环节都起到关键的调控作用,从种子的发育到植株的开花结果,甚至在根系和叶片的发育中都扮演着重要的角色。在禾本科(Poaceae)中,有很多物种的MADS-box基因并
学位
新型城镇化以人为核心,致力于实现人与经济社会的和谐稳定发展,是城乡现代化发展的必由之路,这也为教师价值信念的形成与发展提供了新的语境。价值信念是教师在一定的历史文化背景下,在长期的教育实践参与中形成的关于教育教学的主观价值选择,是教师与体制、学校、学生及其家长相互作用、甚至自我互动的结果,影响教师的教育教学动机。在新型城镇化语境下,教师应不断地在调整与适应中形成和丰富凸显现代性的价值追求,也就是说
学位
岩溶洞穴是由可溶性岩石经过喀斯特作用形成的次生洞穴,近年来,岩溶洞穴微生物资源探索是炙手可热的话题,研究人员从其中不断发现许多新物种、新型抗生素等。然而目前,我们对岩溶洞穴中原核微生物的多样性、分布模式和潜在作用的了解尚不完全。因此,探索岩溶洞穴的原核微生物多样性和组成,对于了解该极端环境下的生态系统和生物多样性尤为重要。本论文对云南省昆明市阿子营乡老黄龙洞展开原核微生物多样性研究,获得以下结果。
学位
1986年越南实行革新开放,革新开放使得越南的经济、政治在稳步中前进。从1994年首次提出“法治国家”到越共十三大将“‘践行民主与加强法制建设、确保社会规矩之间的关系’成为越共十三大文件首次补充的重大关系系统整体中的第十个关系。”可以看出越南社会主义法治国家建设不断向前发展,法治为民理念始终贯穿于越南社会主义法治国家建设之中,它是对越南国情进行总结基础上的现实反映,是越南建设法治国家的出发点和落脚
学位
随着社会的转型与发展,教师被视为乡村教育变革中潜在的推动者,如何发挥乡村教师的主体性与能动性,使其对自身身份的意义、价值与行为产生积极定位并推动其专业自主、可持续的内生性发展,需进一步加强对乡村教师身份认同与自我导向学习关系的探究。乡村教师身份认同是处于乡村学校内的教师在与环境的不断互动中所形成的对自我及所属群体的整体性认识与把握,包括专业认同、组织认同与环境认同,教师自我导向学习是其通过确定目标
学位