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新冠病毒比SARS病毒更耐热抗寒!天津大学团队发现新冠病毒与人类受体亲和力更高

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前瞻网 2021-02-25 14:44
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新冠疫情从2020延续到2021。寒冷的冬天拦住了我们外出的心,拦不住新冠病毒肆虐的脚步。我国疾控专家吴尊友在接受采访时曾表示,新冠病毒喜欢低温环境,温度越低,病毒的存活时间越长。温度除了影响病毒存活时间以外,新冠病毒在不同的温度之下与人类受体结合的差异又如何呢?

近日,天津大学生物信息中心高峰教授课题组通过分子动力学模拟比较了SARS病毒和新冠病毒在不同温度下与人类受体的结合特性。

为了揭示SARS-CoV和SARS-CoV-2受体结合域(Receptor-binding domains, RBDs)与血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)在不同温度下在原子水平上的结合差异,研究人员在五个选定的温度下对SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD-ACE2配合物在五个选定的温度下进行了20个分子动力学模拟(200、250、273、300和350K)。

自新冠疫情爆发以来,已有大量研究探寻了RBD与ACE2之间的相互作用。但绝大多数研究仅在室温300K(约27℃)下进行。该研究通过五个选定温度进行试验对比,有更好的借鉴意义。

(在不同温度下比较SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD与ACE2的结合特性的流程图,图摘自论文)

对结构柔韧性和构象分布的分析表明,在所有实验温度下,SARS-CoV-2 RBD的结构都比SARS-CoV RBD的更稳定。研究人员结合分子力学泊松-玻尔兹曼表面积和溶剂化的相互作用能方法,估计了SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD与ACE2的结合亲和力的差异,并发现在五个温度下,ACE2与SARS-CoV-2 RBD的结合能力强于与SARS-CoV RBD的结合能力。存在这种结合差异的主要原因是RBD与ACE2之间的静电和极性相互作用。

研究结果总结,在各种温度下,ACE2与SARS-CoV-2 RBD的结合比与SARS-CoV RBD的结合更紧密,并且SARS-CoV-2 RBD比SARS-CoV RBD更耐高温和低温。此外,发现SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD-ACE2复合物之间的结合差异主要是通过静电和极性相互作用介导的。

也就是说,相比于SARS病毒,新冠病毒不仅更加耐热抗寒,也更容易与人类受体结合。该研究为更好地理解SARS-CoV-2的高传染性提供分子基础,为设计针对SARS-CoV-2引起的传染病的抑制剂提供更好的理论指导。

该研究成果以论文形式在线发表在Briefings in Bioinformatics上,题为“Comparison of the binding characteristics of SARS-CoV and SARS-CoV-2 RBDs to ACE2 at different temperatures by MD simulations”。

https://doi.org/10.1093/bib/bbab044

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