Published September 19, 2023
| Version v1
Publication
Open
Computational redesign of Beta-27 Fab with substantially better predicted binding affinity to the SARS-CoV-2 Omicron variant than human ACE2 receptor
- 1. Chulalongkorn University
Description
During the COVID-19 pandemic, SARS-CoV-2 has caused large numbers of morbidity and mortality, and the Omicron variant (B.1.1.529) was an important variant of concern. To enter human cells, the receptor-binding domain (RBD) of the S1 subunit of SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2-RBD) binds to the peptidase domain (PD) of Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Disrupting the binding interactions between SARS-CoV-2-RBD and ACE2-PD using neutralizing antibodies is an effective COVID-19 therapeutic solution. Previous study found that Beta-27 Fab, which was obtained by digesting the full IgG antibodies that were isolated from a patient infected with SARS-CoV-2 Beta variant, can neutralize Victoria, Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), and Delta (B.1.617.2) variants. This study employed computational protein design and molecular dynamics (MD) to investigate and enhance the binding affinity of Beta-27 Fab to SARS-CoV-2-RBD Omicron variant. MD results show that five best designed Beta-27 Fabs (Beta-27-D01 Fab, Beta-27-D03 Fab, Beta-27-D06 Fab, Beta-27-D09 Fab and Beta-27-D10 Fab) were predicted to bind to Omicron RBD in the area, where ACE2 binds, with significantly better binding affinities than Beta-27 Fab and ACE2. Their enhanced binding affinities are mostly caused by increased binding interactions of CDR L2 and L3. They are promising candidates that could potentially be employed to disrupt the binding between ACE2 and Omicron RBD.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلال جائحة كوفيد-19، تسبب فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة في أعداد كبيرة من المراضة والوفيات، وكان متغير أوميكرون (B.1.1.529) أحد المتغيرات المهمة المثيرة للقلق. لدخول الخلايا البشرية، يرتبط مجال ربط المستقبلات (RBD) للوحدة الفرعية S1 من SARS - CoV -2 (SARS - CoV -2 - RBD) بمجال الببتيدات (PD) لمستقبل الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE2). يعد تعطيل التفاعلات الرابطة بين SARS - CoV -2 - RBD و ACE2 - PD باستخدام الأجسام المضادة المحايدة حلاً علاجيًا فعالًا لـ COVID -19. وجدت الدراسة السابقة أن Beta -27 Fab، الذي تم الحصول عليه عن طريق هضم الأجسام المضادة IgG الكاملة التي تم عزلها من مريض مصاب بمتغير SARS - CoV -2 Beta، يمكن أن يحيد فيكتوريا، ألفا (B.1.1.7)، بيتا (B.1.351)، غاما (ص 1)، ودلتا (B.1.617.2) المتغيرات. استخدمت هذه الدراسة تصميم البروتين الحسابي والديناميكيات الجزيئية (MD) للتحقيق في تقارب الارتباط بين بيتا 27 FAB ومتغير أوميكرون SARS - CoV -2 - RBD وتعزيزه. تُظهر نتائج MD أنه من المتوقع أن ترتبط خمسة من أفضل تصميمات Beta -27 Fabs (Beta -27 - D01 Fab و Beta -27 - D03 Fab و Beta -27 - D06 Fab و Beta -27 - D09 Fab و Beta -27 - D10 Fab) بـ Omicron RBD في المنطقة، حيث يرتبط الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2، مع روابط ملزمة أفضل بكثير من Beta -27 Fab و ACE2. ينجم ارتباطها المحسّن في الغالب عن زيادة تفاعلات الارتباط بين CDR L2 و L3. إنهم مرشحون واعدون يمكن توظيفهم لتعطيل الربط بين ACE2 و Omicron RBD.Translated Description (French)
Pendant la pandémie de COVID-19, le SRAS-CoV-2 a causé un grand nombre de morbidité et de mortalité, et la variante Omicron (B.1.1.529) était une variante importante préoccupante. Pour pénétrer dans les cellules humaines, le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la sous-unité S1 du SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2-RBD) se lie au domaine peptidase (PD) du récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2). La perturbation des interactions de liaison entre SARS-CoV-2-RBD et ACE2-PD à l'aide d'anticorps neutralisants est une solution thérapeutique efficace contre la COVID-19. Une étude précédente a révélé que la Bêta-27 Fab, qui a été obtenue en digérant les anticorps IgG complets qui ont été isolés d'un patient infecté par le variant Bêta du SARS-CoV-2, peut neutraliser les variants Victoria, Alpha (B.1.1.7), Bêta (B.1.351), Gamma (P.1) et Delta (B.1.617.2). Cette étude a utilisé la conception de protéines computationnelles et la dynamique moléculaire (DM) pour étudier et améliorer l'affinité de liaison de Beta-27 Fab au variant Omicron du SRAS-CoV-2-RBD. Les résultats MD montrent que cinq Fabs Beta-27 les mieux conçus (Beta-27-D01 Fab, Beta-27-D03 Fab, Beta-27-D06 Fab, Beta-27-D09 Fab et Beta-27-D10 Fab) étaient prévus pour se lier à Omicron RBD dans la zone, où ACE2 se lie, avec des affinités de liaison significativement meilleures que Beta-27 Fab et ACE2. Leurs affinités de liaison améliorées sont principalement causées par une augmentation des interactions de liaison des CdR L2 et L3. Ce sont des candidats prometteurs qui pourraient potentiellement être utilisés pour perturber la liaison entre ACE2 et Omicron RBD.Translated Description (Spanish)
Durante la pandemia de COVID-19, el SARS-CoV-2 ha causado un gran número de morbilidad y mortalidad, y la variante Ómicron (B.1.1.529) fue una variante importante de preocupación. Para entrar en las células humanas, el dominio de unión al receptor (RBD) de la subunidad S1 del SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2-RBD) se une al dominio peptidasa (PD) del receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2). La interrupción de las interacciones de unión entre el SARS-CoV-2-RBD y la ACE2-PD mediante el uso de anticuerpos neutralizantes es una solución terapéutica eficaz para la COVID-19. Un estudio previo encontró que el Fab Beta-27, que se obtuvo mediante la digestión de los anticuerpos IgG completos que se aislaron de un paciente infectado con la variante Beta del SARS-CoV-2, puede neutralizar las variantes Victoria, Alfa (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) y Delta (B.1.617.2). Este estudio empleó el diseño computacional de proteínas y la dinámica molecular (MD) para investigar y mejorar la afinidad de unión de Beta-27 Fab a la variante ómicron del SARS-CoV-2-RBD. Los resultados de MD muestran que se predijo que cinco Fab Beta-27 mejor diseñados (Fab Beta-27-D01, Fab Beta-27-D03, Fab Beta-27-D06, Fab Beta-27-D09 y Fab Beta-27-D10) se unirían a Omicron RBD en el área, donde se une ACE2, con afinidades de unión significativamente mejores que Fab Beta-27 y ACE2. Sus afinidades de unión mejoradas son causadas principalmente por el aumento de las interacciones de unión de CDR L2 y L3. Son candidatos prometedores que podrían emplearse para interrumpir la unión entre ACE2 y Omicron RBD.Files
s41598-023-42442-1.pdf.pdf
Files
(3.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a8777fc197abb9781099f2e34e3b4c26
|
3.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إعادة التصميم الحسابي لـ Beta -27 Fab مع تقارب ملزم متوقع بشكل أفضل بكثير لمتغير سارس- كوف-2 أوميكرون من مستقبلات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 البشرية
- Translated title (French)
- Refonte informatique de Beta-27 Fab avec une affinité de liaison nettement meilleure prédite pour le variant Omicron du SARS-CoV-2 que pour le récepteur ACE2 humain
- Translated title (Spanish)
- Rediseño computacional del Fab Beta-27 con una afinidad de unión sustancialmente mejor predicha a la variante ómicron del SARS-CoV-2 que el receptor ACE2 humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386847143
- DOI
- 10.1038/s41598-023-42442-1
References
- https://openalex.org/W1964778948
- https://openalex.org/W1968984443
- https://openalex.org/W1979683091
- https://openalex.org/W2004822259
- https://openalex.org/W2025768791
- https://openalex.org/W2039781258
- https://openalex.org/W2055408581
- https://openalex.org/W2095719702
- https://openalex.org/W2097188280
- https://openalex.org/W2098943363
- https://openalex.org/W2114239896
- https://openalex.org/W2117458899
- https://openalex.org/W2201713963
- https://openalex.org/W2313116527
- https://openalex.org/W2404280981
- https://openalex.org/W2513547424
- https://openalex.org/W2807278012
- https://openalex.org/W2894766391
- https://openalex.org/W2905978293
- https://openalex.org/W2945019993
- https://openalex.org/W2953176058
- https://openalex.org/W2969849053
- https://openalex.org/W2999409984
- https://openalex.org/W3001118548
- https://openalex.org/W3001638293
- https://openalex.org/W3004318991
- https://openalex.org/W3005409321
- https://openalex.org/W3007104924
- https://openalex.org/W3009825169
- https://openalex.org/W3009946390
- https://openalex.org/W3010441732
- https://openalex.org/W3010452664
- https://openalex.org/W3011537081
- https://openalex.org/W3013365475
- https://openalex.org/W3014656992
- https://openalex.org/W3015313862
- https://openalex.org/W3020695284
- https://openalex.org/W3025987322
- https://openalex.org/W3026526369
- https://openalex.org/W3032127696
- https://openalex.org/W3034395518
- https://openalex.org/W3046800327
- https://openalex.org/W3046889193
- https://openalex.org/W3084236163
- https://openalex.org/W3093754856
- https://openalex.org/W3100300994
- https://openalex.org/W3103834725
- https://openalex.org/W3110805913
- https://openalex.org/W3112311859
- https://openalex.org/W3128708221
- https://openalex.org/W3135535143
- https://openalex.org/W3136119733
- https://openalex.org/W3164140199
- https://openalex.org/W3168843521
- https://openalex.org/W3179950639
- https://openalex.org/W3191083929
- https://openalex.org/W3191961771
- https://openalex.org/W3213223478
- https://openalex.org/W3214036783
- https://openalex.org/W3215818195
- https://openalex.org/W4205231318
- https://openalex.org/W4210943449
- https://openalex.org/W4214735462
- https://openalex.org/W4220861013
- https://openalex.org/W4226004814
- https://openalex.org/W4281754639
- https://openalex.org/W4287306713
- https://openalex.org/W4308025598
- https://openalex.org/W4308915416