新冠病毒刺突蛋白力学适应性演化研究

目的新冠病毒通过其刺突(Spike)蛋白与宿主细胞的受体(ACE2)相互作用,实现对宿主细胞的侵入,这是一个动态的力学过程。然而,对于力学因素是否能影响新冠病毒的演化,以及相关的力学分子机制,尚有待进一步揭示。方法本研究运用了生物膜力学探针、磁镊等单分子力学技术,配合生物信息学分析、结构生物学计算和定量力学理论建模等手段,对此问题进行了系统研究。结果(1)新冠病毒Spike-ACE2相互作用的热力学平衡态亲和力、静态结构等力学因素无关参数,并没有与病毒突变株的传染能力显示出明显的相关性;(2)新冠病毒Spike蛋白的演化遵循力学适应性轨迹,即力可以增强SpikeACE2结合的稳定性,同时降低Spike蛋白自身的结构稳定性;(3)新冠病毒Spike蛋白的力学激活参数与病毒突变株的传染能力之间存在明显的相关性。结论综上所述,本研究根据新冠病毒Spike蛋白的力学特性,提出了新冠病毒Spike蛋白力学适应性演化的理论,并揭示了力学因素塑造新冠病毒Spike蛋白的分子机制。