SARS-CoV-2 spike XBB. 1.5 varyantının spike protein yapı ve epitop sunumunda ortaya çıkardığı değişimlerin araştırılması
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Malatya Turgut Özal Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüsü-2 (SARS-CoV-2)'nin etiyolojik etmen olduğu Corona Virüs Hastalığı 2019 (COVID19) yirmi birinci yüzyılın en önemli sağlık sorunlarından biridir. Ortaya çıktığı 2019 Aralık ayından bugüne 7 milyondan fazla insanın ölümüne neden olan SARS-CoV 2 pozitif polariteli bir RNA virüsüdür. Spike proteini viral istila sürecinde anjiotensin dönüştürücü enzim-2 (ACE2) reseptörüne bağlanarak hücreye giriş sürecini aktive etmesi nedeni ile önemli ilaç ve aşı hedefi yapılardan biridir. Bu yapıda ortaya çıkan değişimler konak immün yanıtını ve ilaç/aşıların etkinliğini değiştirebilir. Bu kapsamda ortaya çıkan mutasyonların protein yapı, peptid sunum ve protein stabilitesinde ortaya çıkaracağı değişimlerin araştırılması mevcut tedavi seçeneklerinin geçerliliği ve yeni tedavi seçeneklerinin geliştirilmesi açısından önemlidir. Bu çalışmada SARS-CoV-2 spike protein XBB.1.5 (Kraken) varyantının protein yapı, stabilite ve peptid sunumunda ortaya çıkarabileceği değişimler yeni ve geçerli terapötiklerin geliştirilmesine katkı sunmak amacı ile in-silico yöntemler kullanılarak araştırıldı. Mutasyonların protein üç boyutlu yapısında ortaya çıkardığı değişimler SWISS MODEL ve RoseTTAFold ile modellendi. Protein stabilitesinde ortaya çıkan değişimler mCSM, DDMut, DUET ve DynaMut2 ile mutasyonların protein fonksiyonu üzerindeki etkileri ise Provean, SIFT ve PolPhen2 araçları ile analiz edildi. Protein dinamik yapıda ortaya çıkan değişimler elastik ağ modelleri ile değerlendirildi. Mutasyonların antijenik belirleyiciler üzerine etkileri Bepipred Linear, Emini Yüzey Erişilebilirlik ve Kolaskar & Tongaonkar antijenite algoritmaları kullanılarak test edildi. SARS-CoV-2 XBB.1.5. varyantında tespit edilen 38 mutasyonun 22'si virüsün konak hücre ile etkileşiminde önemli olan reseptör bağlanma bölgesinde olduğu tespit edildi. Protein stabilite analizleri mutasyonların %21'inin protein kararlılığında artışa neden olurken %81'inin ise kararsızlıkta artışa neden olduğunu ortaya koydu (-2.902???G?+1.82). Mutasyonların %44,7'sinin protein fonksiyonu üzerinde zararlı etkiler ortaya koyabileceği tespit edildi. XBB.1.5. mutasyonlarının antijenik belirleyici profilini değiştirdiği tespit edildi. Birçok varyantta korunduğu tespit edilen yüksek oranda korunmuş dört antijenik belirleyicinin XBB.1.5 varyantında değiştiğini belirledik. Azalan stabilite, artan kararsızlık ve hareketin artan reseptör afinitesi, bulaşıcılık ve virülans etki ile sonuçlandığı görülmektedir. Bu çalışma, SARS-CoV-2 S protein XBB.1.5. mutasyonlarının neden olduğu değişikliklerin işlevsel özellikler üzerindeki olası etkilerini anlamak için yapısal bir çerçeve sunmaktadır.
Corona Virus Disease 2019 (COVID19), in which severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is the etiological agent, is one of the most important health problems of the twenty-first century. SARS-CoV-2, which has caused more than 7 million deaths since its emergence in December 2019, is a positive polarity RNA virus. Spike protein is one of the important drug and vaccine target structures because it binds to the angiotensin converting enzyme-2 (ACE2) receptor during the viral invasion process and activates the cell entry process. Changes in this structure may alter the host immune response and the efficacy of drugs/vaccines. In this context, investigating the changes in protein structure, peptide presentation and protein stability caused by mutations is important for the validity of existing treatment options and the development of new treatment options. In this study, the changes in protein structure, stability and peptide presentation of the SARS CoV-2 spike protein XBB.1.5 (Kraken) variant were investigated using in-silico methods in order to contribute to the development of new and valid therapeutics. The changes in protein three-dimensional structure caused by mutations were modelled by SWISS-MODEL and RoseTTAFold. Changes in protein stability were analysed with mCSM, DDMut, DUET and DynaMut2 and the effects of mutations on protein function were analysed with Provean, SIFT and PolPhen2 tools. Changes in protein dynamic structure were evaluated with elastic network models. The effects of mutations on antigenic determinants were tested using Bepipred Linear, Emini Surface Accessibility and Kolaskar & Tongaonkar antigenicity algorithms. Of the 38 mutations detected in the SARS-CoV-2 XBB.1.5 variant, 22 were found to be in the receptor binding site, which is important in the interaction of the virus with the host cell. Protein stability analyses revealed that 21% of the mutations caused an increase in protein stability while 81% caused an increase in instability (-2.902???G?+1.82). It was found that 44.7% of the mutations could have detrimental effects on protein function. XBB.1.5. mutations were found to alter the antigenic determinant profile. We found that four highly conserved antigenic determinants that were found to be conserved in many variants were altered in the XBB.1.5 variant. Decreased stability, increased instability and movement appear to result in increased receptor affinity, infectivity and virulence. This study provides a structural framework for understanding the possible effects of alterations caused by SARS-CoV-2 S protein XBB.1.5. mutations on functional properties.
Corona Virus Disease 2019 (COVID19), in which severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is the etiological agent, is one of the most important health problems of the twenty-first century. SARS-CoV-2, which has caused more than 7 million deaths since its emergence in December 2019, is a positive polarity RNA virus. Spike protein is one of the important drug and vaccine target structures because it binds to the angiotensin converting enzyme-2 (ACE2) receptor during the viral invasion process and activates the cell entry process. Changes in this structure may alter the host immune response and the efficacy of drugs/vaccines. In this context, investigating the changes in protein structure, peptide presentation and protein stability caused by mutations is important for the validity of existing treatment options and the development of new treatment options. In this study, the changes in protein structure, stability and peptide presentation of the SARS CoV-2 spike protein XBB.1.5 (Kraken) variant were investigated using in-silico methods in order to contribute to the development of new and valid therapeutics. The changes in protein three-dimensional structure caused by mutations were modelled by SWISS-MODEL and RoseTTAFold. Changes in protein stability were analysed with mCSM, DDMut, DUET and DynaMut2 and the effects of mutations on protein function were analysed with Provean, SIFT and PolPhen2 tools. Changes in protein dynamic structure were evaluated with elastic network models. The effects of mutations on antigenic determinants were tested using Bepipred Linear, Emini Surface Accessibility and Kolaskar & Tongaonkar antigenicity algorithms. Of the 38 mutations detected in the SARS-CoV-2 XBB.1.5 variant, 22 were found to be in the receptor binding site, which is important in the interaction of the virus with the host cell. Protein stability analyses revealed that 21% of the mutations caused an increase in protein stability while 81% caused an increase in instability (-2.902???G?+1.82). It was found that 44.7% of the mutations could have detrimental effects on protein function. XBB.1.5. mutations were found to alter the antigenic determinant profile. We found that four highly conserved antigenic determinants that were found to be conserved in many variants were altered in the XBB.1.5 variant. Decreased stability, increased instability and movement appear to result in increased receptor affinity, infectivity and virulence. This study provides a structural framework for understanding the possible effects of alterations caused by SARS-CoV-2 S protein XBB.1.5. mutations on functional properties.
Açıklama
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Biyomühendislik, Bioengineering
