A ligação de um pico de protea­na desuperfÍcie do va­rus SARS-CoV-2 - uma projeção da parta­cula esfanãrica do va­rus - a  protea­na desuperfÍcie celular humana ACE2 éo primeiro passo para a infecção que pode levar a  doença COVID-19. Os pesquisadores da Penn State avaliaram computacionalmente como asmudanças na composição do pico do va­rus podem afetar a ligação com ACE2 e compararam os resultados com os do va­rus SARS-CoV original (SARS).

A pré-impressão do manuscrito original dos pesquisadores, disponibilizada online em mara§o, foi uma das primeiras a investigar computacionalmente a alta afinidade ou tendaªncia de ligação do SARS-CoV-2 com o ACE2 humano. O artigo foi publicado online em 18 de setembro no Computational and Structural Biotechnology Journal . O trabalho foi concebido e liderado por Costas Maranas, Donald B. Broughton Professor do Departamento de Engenharia Quí­mica, e seu ex-aluno Ratul Chowdhury, que atualmente épa³s-doutorando na Harvard Medical School.

"Esta¡vamos interessados ​​em responder a duas perguntas importantes", disse Veda Sheersh Boorla, estudante de doutorado em engenharia química e co-autora do artigo. "Quera­amos primeiro discernir as principaismudanças estruturais que da£o ao COVID-19 uma maior afinidade para as protea­nas ACE2 humanas quando comparado com o SARS, e então avaliar sua afinidade potencial para o gado ou outras protea­nas ACE2 animais."

Os pesquisadores modelaram computacionalmente a ligação do pico da protea­na SARS-CoV-2 ao ACE2, que estãolocalizado no trato respirata³rio superior e serve como ponto de entrada para outros coronava­rus, incluindo SARS. A equipe usou uma abordagem de modelagem molecular para calcular a força de ligação e as interações da ligação da protea­na viral a  ACE2.

A equipe descobriu que a protea­na spike SARS-CoV-2 éaltamente otimizada para se ligar a  ACE2 humana. Simulações de ligação viral a protea­nas ACE2 homa³logas de morcegos, bovinos, galinhas, cavalos, felinos e caninos mostraram a maior afinidade para morcegos e ACE2 humanos, com menores valores de afinidade para gatos, cavalos, ca£es, gado e galinhas, de acordo com Chowdhury.

"Além de explicar o mecanismo molecular de ligação com o ACE2, também exploramos asmudanças no pico do va­rus que podem mudar sua afinidade com o ACE2 humano", disse Chowdhury, que obteve seu doutorado em engenharia química na Penn State no outono de 2019.

Compreender o comportamento de ligação do pico do va­rus com ACE2 e a tolera¢ncia do va­rus a essasmudanças estruturais do pico pode informar pesquisas futuras sobre a durabilidade da vacina e o potencial do va­rus se espalhar para outras espanãcies.

"O fluxo de trabalho computacional que estabelecemos deve ser capaz de lidar com outros mecanismos de entrada mediados por ligação de receptor para outros va­rus que possam surgir no futuro", disse Chowdhury.