Site Density Functional Theory and Structural Bioinformatics Analysis of the SARS-CoV Spike Protein and hACE2 Complex
Notice bibliographique
Résumé
The entry of the SARS-CoV-2, a causative agent of COVID-19, into human host cells is mediated by the SARS-CoV-2 spike (S) glycoprotein, which critically depends on the formation of complexes involving the spike protein receptor-binding domain (RBD) and the human cellular membrane receptor angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2). Using classical site density functional theory (SDFT) and structural bioinformatics methods, we investigate binding and conformational properties of these complexes and study the overlooked role of water-mediated interactions. Analysis of the three-dimensional reference interaction site model (3DRISM) of SDFT indicates that water mediated interactions in the form of additional water bridges strongly increases the binding between SARS-CoV-2 spike protein and hACE2 compared to SARS-CoV-1-hACE2 complex. By analyzing structures of SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1, we find that the homotrimer SARS-CoV-2 S receptor-binding domain (RBD) has expanded in size, indicating large conformational change relative to SARS-CoV-1 S protein. Protomer with the up-conformational form of RBD, which binds with hACE2, exhibits stronger intermolecular interactions at the RBD-ACE2 interface, with differential distributions and the inclusion of specific H-bonds in the CoV-2 complex. Further interface analysis has shown that interfacial water promotes and stabilizes the formation of CoV-2/hACE2 complex. This interaction causes a significant structural rigidification of the spike protein, favoring proteolytic processing of the S protein for the fusion of the viral and cellular membrane. Moreover, conformational dynamics simulations of RBD motions in SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1 point to the role in modification of the RBD dynamics and their impact on infectivity.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».