مشخصات پژوهش

عنوان	بررسی ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ (SARS-CoV-2) با داکینگ مولکولی
نوع پژوهش	مقاله چاپ‌شده در مجلات علمی
کلیدواژه‌ها	SARS-CoV-2 ، اسپایک، گیرنده ACE2 ، جهش، واریانت‌های جدید، بیوانفورماتیک
چکیده	مقدمه: بیش از دو سال از شیوع سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) در ووهان چین می‌گذرد. SARS-CoV-2 یک پاندمی بی‌سابقه (COVID-19) در عصر مدرن ایجاد کرده و تمام ساختارهای علمی، اقتصادی و اجتماعی جهان را به چالش کشیده است. تحقیقات گسترده‌ای در سراسر جهان برای مطالعه ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 از ابتدای پاندمی انجام شده‌اند. بنا بر مطالعات مختلف، نقش و اهمیت پروتئین اسپایک در ورود SARS-CoV-2 به سلول‌های انسانی ثابت شده است. ازجمله عوامل مهم و مؤثر در کنترل همه‌گیری کووید-19، درک تغییرات ساختاری پروتئین اسپایک در واریانت‌های ویروس و اثربخشی داروها و واکسن‌ها در برابر واریانت‌های جدید SARS-CoV-2 است. با توجه به اهمیت فراوان پروتئین اسپایک SARS-CoV-2، سعی شد در این مطالعه ساختار و تعامل آن با گیرنده‌های سلولی با استفاده از ابزار بیوانفورماتیک بررسی شود. علاوه بر این، اثر داروها و واکسن‌های موجود بر وارینت‌های مختلف SARS-CoV-2 بررسی شد. مواد و روش ها: روش‌های بیوانفورماتیک و داکینگ مولکولی برای مطالعه عملکرد اتصال پروتئین اسپایک به گیرنده‌های سلولی مختلف آن در بدن انسان استفاده شدند. برای انجام فرایند داکینگ مولکولی از وب سرور HDOCK و در مرحله بعد از وب سرور PDBsum برای بررسی‌های پس از داکینگ و اطمینان از صحت داده‌های به‌دست‌آمده استفاده شد. همچنین از نرم‌افزار PyMOL برای مطالعه و تجسم جهش‌های جایگزین و حذف در پروتئین اسپایک استفاده شد. نتایج: تفاوت در پروتئین اسپایک واریانت‌های SARS-CoV-2 با تصویرسازی‌های انجام‌گرفته، توسط نرم‌افزار PyMOL مقایسه شد. داده‌های حاصل از جهش‌های گسترده در پروتئین اسپایک واریانت اومیکرون نشان‌دهنده نوعی بازطراحی دوباره پروتئین اسپایک بود. این جهش‌های وسیع، تغییرات گسترده‌ای در ساختار و عملکرد پروتئین اسپایک به همراه دارد. براساس داده‌های حاصل از داکینگ مولکولی و مقایسه میزان سطح انرژی (امتیاز داکینگ) اتصال پروتئین اسپایک واریانت‌های مختلف ویروس با گیرنده‌های مختلف نشان‌دهنده بالابودن تمایل اتصال - با سطح انرژی پایین‌‌تر و پایدارتر پروتئین اسپایک - با گیرنده KREMEN1 نسبت به گیرنده اصلی ACE2 است. میزان سطوح انرژی اتصال پروتئین اسپایک در واریانت‌های مختلف ویروس با سایر گیرنده‌ها غیر از گیرنده KREMEN1 تقریباً مشابه بود یا اختلاف اندکی با سطوح انرژی اتصال پروتئین اسپایک در واریانت‌های مختلف ویروس با گیرنده اصلی ACE2 دارد. بحث و نتیجه گیری: تفاوت زیادی در تمایل اتصال پروتئین اسپایک واریانت‌های نوظهور و مهم ویروس (اصلی، آلفا، دلتا و اومیکرون) با گیرنده ACE2 وجود ندارد؛ اما میزان تمایل اتصال به گیرنده KREMEN1، رو به افزایش و در واریانت دلتا به اوج خود رسیده است. سطح انرژی اتصال پروتئین اسپایک به گیرنده KREMEN1 به‌طور محسوسی نسبت به سایر گیرنده‌ها منفی‌تر بوده و این نشان‌دهنده ایجاد اتصالات و پایداری بیشتر است. با توجه به سطح انرژی‌های دریافتی از وب سرور HDOCK، می‌توان نتیجه گرفت اگرچه گیرنده ACE2 گیرنده اصلی پروتئین اسپایک نام گرفته است، همچنان گیرنده‌های دیگری نیز با پایداری خوبی می‌توانند به پروتئین اسپایک متصل شوند. براساس اطلاعات موجود، تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر انجام فرایند داکینگ بین پروتئین اسپایک با سایر گیرنده‌های غیراصلی پروتئین اسپایک (AXL، ASGR1 و KREMEN1) صورت نگرفته است؛ بنابراین، برای تأیید یا رد این یافته‌ها باید پژوهش‌های جامع‌تری انجام شود.
پژوهشگران	مراحم آشنگرف (نفر دوم)، فرشاد درویشی (نفر سوم)، نوید محمدجانی (نفر اول)