AlphaFold2 revela patrones estructurales de diversificación estacional de haplotipos en variantes de la proteína espiga del SARS-CoV-2
Autores: Ali, Muhammad Asif; Caetano-Anollés, Gustavo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
AlphaFold2 revela patrones estructurales de diversificación estacional de haplotipos en variantes de la proteína espiga del SARS-CoV-2
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Adquisición
Estructuras atómicas
Herramientas de aprendizaje profundo
Análisis estructural
Proteínas S
Haplotipos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La adquisición experimental lenta de estructuras atómicas de alta calidad de las proteínas de cambio rápido del virus COVID-19 desafía los esfuerzos de desarrollo de vacunas y medicamentos terapéuticos. Afortunadamente, herramientas de aprendizaje profundo como AlphaFold2 pueden generar rápidamente modelos confiables de estructura atómica a resolución experimental. Los estudios de modelado actuales se han centrado únicamente en las definiciones de constelaciones mutantes de Variantes de Preocupación (VOCs), dejando de lado el impacto de los haplotipos en la estructura de las proteínas. Aquí, realizamos un análisis estructural comparativo exhaustivo de las proteínas S pertenecientes a las principales VOCs y haplotipos delimitados por latitud que afectan el comportamiento estacional viral. Nuestro enfoque identificó regiones moleculares de importancia, así como patrones de reclutamiento estructural. La subunidad S1 albergó la mayoría de los cambios estructurales, especialmente aquellos que involucraban el dominio N-terminal (NTD) y el dominio de unión al receptor (RBD). En particular, los cambios estructurales en el NTD fueron mucho mayores que simples traducciones en el espacio tridimensional, alterando las subestructuras en mayor medida. También revelamos un patrón notable de reclutamiento estructural, con las primeras VOCs Alpha y Delta comportándose de manera antagónica al suprimir regiones de cambio estructural introducidas por sus respectivos haplotipos, y la actual VOC Omicron comportándose de manera sinérgica al amplificar o recolectar cambios estructurales. Notablemente, los haplotipos que alteran la estructura similar a la galectina del NTD fueron contribuyentes importantes al comportamiento estacional, apoyando su supuesto papel en la detección ambiental. Nuestros resultados proporcionan una visión extensa del paisaje evolutivo de la proteína S a lo largo de la pandemia de COVID-19. Esta visión ayudará a predecir regiones importantes de cambio estructural en futuras variantes y haplotipos para un desarrollo de vacunas y medicamentos más eficiente.
Descripción
La adquisición experimental lenta de estructuras atómicas de alta calidad de las proteínas de cambio rápido del virus COVID-19 desafía los esfuerzos de desarrollo de vacunas y medicamentos terapéuticos. Afortunadamente, herramientas de aprendizaje profundo como AlphaFold2 pueden generar rápidamente modelos confiables de estructura atómica a resolución experimental. Los estudios de modelado actuales se han centrado únicamente en las definiciones de constelaciones mutantes de Variantes de Preocupación (VOCs), dejando de lado el impacto de los haplotipos en la estructura de las proteínas. Aquí, realizamos un análisis estructural comparativo exhaustivo de las proteínas S pertenecientes a las principales VOCs y haplotipos delimitados por latitud que afectan el comportamiento estacional viral. Nuestro enfoque identificó regiones moleculares de importancia, así como patrones de reclutamiento estructural. La subunidad S1 albergó la mayoría de los cambios estructurales, especialmente aquellos que involucraban el dominio N-terminal (NTD) y el dominio de unión al receptor (RBD). En particular, los cambios estructurales en el NTD fueron mucho mayores que simples traducciones en el espacio tridimensional, alterando las subestructuras en mayor medida. También revelamos un patrón notable de reclutamiento estructural, con las primeras VOCs Alpha y Delta comportándose de manera antagónica al suprimir regiones de cambio estructural introducidas por sus respectivos haplotipos, y la actual VOC Omicron comportándose de manera sinérgica al amplificar o recolectar cambios estructurales. Notablemente, los haplotipos que alteran la estructura similar a la galectina del NTD fueron contribuyentes importantes al comportamiento estacional, apoyando su supuesto papel en la detección ambiental. Nuestros resultados proporcionan una visión extensa del paisaje evolutivo de la proteína S a lo largo de la pandemia de COVID-19. Esta visión ayudará a predecir regiones importantes de cambio estructural en futuras variantes y haplotipos para un desarrollo de vacunas y medicamentos más eficiente.