Network analysis outlines strengths and weaknesses of emerging SARS-CoV-2 Spike variants
Notice bibliographique
Résumé
The COVID-19 pandemic, caused by the SARS-CoV-2 virus, has triggered myriad efforts to dissect and understand the structure and dynamics of this complex pathogen. The Spike glycoprotein of SARS-CoV-2 has received special attention as it is the means by which the virus enters the human host cells. The N-terminal domain (NTD) is one of the targeted regions of the Spike protein for therapeutics and neutralizing antibodies against COVID-19. Though its function is not well-understood, the NTD is reported to acquire mutations and deletions that can accelerate the evolutionary adaptation of the virus driving antibody escape. Cellular processes are known to be regulated by complex interactions at the molecular level, which can be characterized by means of a graph representation facilitating the identification of key residues and critical communication pathways within the molecular complex. From extensive all-atom molecular dynamics simulations of the entire Spike for the wild-type and the dominant variant, we derive a weighted graph representation of the protein in two dominant conformations of the receptor-binding-domain; all-down and one-up. We implement graph theory techniques to characterize the relevance of specific residues at facilitating roles of communication and control, while uncovering key implications for fitness and adaptation. We find that many of the reported high-frequency mutations tend to occur away from the critical residues highlighted by our graph theory analysis, implying that these mutations tend to avoid targeting residues that are most critical for protein allosteric communication. We propose that these critical residues could be candidate targets for novel antibody therapeutics. In addition, our analysis provides quantitative insights of the critical role of the NTD and furin cleavage site and their wide-reaching influence over the protein at large. Many of our conclusions are supported by empirical evidence while others point the way towards crucial simulation-guided experiments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».