Hotspot残基の構造およびシミュレーション分析SARS-COV 2とヒトACE2受容体の相互作用

新しいコロナウイルス病2019（SARS-COV 2）のパンデミックアウトブレイクは驚くべきものでした。SARS-COV（COV）スパイクタンパク質（Sタンパク質）受容体結合ドメイン（RBD）の結合は、酵素2（ACE2）受容体を変換するアンジオテンシンに変換することで、感染につながる宿主細胞へのコロナウイルスの侵入を開始します。ただし、SARS-COV 2（NCOV）で報告された変異を考慮すると、NCOVのSタンパク質RBDの構造変化と結合相互作用は明らかではありませんでした。本研究は、計算アプローチを通じて、NCOV Sタンパク質RBDとACE2受容体との間の構造的変化、ホットスポット結合残基、およびそれらの相互作用を解明するように設計されました。シーケンスアライメントに基づいて、NCOV Sタンパク質RBDで合計58残基が変異していることがわかりました。これらの変異は、4つのヘリックス、10枚、断続的なループを備えたNCOV Sタンパク質RBD 3D構造の構造変化をもたらしました。NCOV RBDは、11の水素結合と1塩橋でACE2受容体に結合していることがわかりました。シミュレーション後の相互作用分析によって特定された結合に関与する主要なホットスポットアミノ酸には、Glu 35、Tyr 83、ASP 38、Lys 31、Glu 37、ACE2受容体の34アミノ酸残基、GLN 493、GLN 498、ASN 487、NCOV Sタンパク質RBDのTyr 505およびLys 417残基。水素結合、RMSDおよびRMSF、総エネルギーおよび潜在的なエネルギーに基づいて、NCOVは、安定性と剛性が高いACE2受容体に結合していることがわかりました。結論として、ホットスポット情報は、NCOVスパイクタンパク質RBDのブロッカーの設計に役立ちます。[式：テキストを参照] Ramaswamy H. Sarmaによって伝達された。

The novel corona virus disease 2019 (SARS-CoV 2) pandemic outbreak was alarming. The binding of SARS-CoV (CoV) spike protein (S-Protein) Receptor Binding Domain (RBD) to Angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) receptor initiates the entry of corona virus into the host cells leading to the infection. However, considering the mutations reported in the SARS-CoV 2 (nCoV), the structural changes and the binding interactions of the S-protein RBD of nCoV were not clear. The present study was designed to elucidate the structural changes, hot spot binding residues and their interactions between the nCoV S-protein RBD and ACE2 receptor through computational approaches. Based on the sequence alignment, a total of 58 residues were found mutated in nCoV S-protein RBD. These mutations led to the structural changes in the nCoV S-protein RBD 3d structure with 4 helices, 10 sheets and intermittent loops. The nCoV RBD was found binding to ACE2 receptor with 11 hydrogen bonds and 1 salt bridge. The major hot spot amino acids involved in the binding identified by interaction analysis after simulations includes Glu 35, Tyr 83, Asp 38, Lys 31, Glu 37, His 34 amino acid residues of ACE2 receptor and Gln 493, Gln 498, Asn 487, Tyr 505 and Lys 417 residues in nCoV S-protein RBD. Based on the hydrogen bonding, RMSD and RMSF, total and potential energies, the nCoV was found binding to ACE2 receptor with higher stability and rigidity. Concluding, the hotspots information will be useful in designing blockers for the nCoV spike protein RBD. [Formula: see text]Communicated by Ramaswamy H. Sarma.