Năng lượng liên kết Gibbs tăng lên cho thấy khả năng lây nhiễm SARS-CoV-2 BA.2.75 cao hơn

Mới đây BioTech nghiên cứu tạp chí khám phá các đặc tính nhiệt động lực học, chẳng hạn như kháng nguyên-tốc độ liên kết thụ thể và năng lượng liên kết Gibbs của coronavirus hội chứng hô hấp cấp tính nặng 2 (SARS-CoV-2) Omicron subvariant BA.2.75 để hiểu khả năng truyền qua tăng lên của nó.

Nghiên cứu: Omicron BA.2.75 Phụ biến của SARS-CoV-2 được cho là có khả năng lây nhiễm lớn nhất so với BA.2 và BA.5 cạnh tranh, do năng lượng liên kết gibbs tiêu cực nhất. Tín dụng hình ảnh: Firn / Shutterstock.com

Tiểu sử

Vi sinh vật là hệ thống nhiệt động học mở thực hiện các tương tác sinh học, hóa học và vật lý với môi trường. Các nghiên cứu trước đây về nhiệt động lực học của những tương tác này đã khám phá động lực cho sự phát triển của vi sinh vật và sự tương đồng về nhiệt lượng giữa các quy luật nhiệt động lực học và sự tiến hóa sinh học. Ngoài ra, các đặc tính nhiệt động học của các loại virus như bệnh đậu mùa khỉ và Vaccinia virus cũng đã được nghiên cứu.

Axit ribonucleic (RNA) của SARS-CoV-2 đã bị đột biến để tạo ra các biến thể với các đặc tính lây nhiễm và né tránh miễn dịch khác nhau. SARS-CoV-2 lây nhiễm vào tế bào chủ bằng cách liên kết protein tăng đột biến trimer với thụ thể men chuyển 2 (ACE-2).

Sự gia tăng khả năng lây nhiễm của một số biến thể SARS-CoV-2 có thể được giải thích bằng cách tăng cường liên kết giữa protein đột biến và thụ thể ACE-2. Do đó, tỷ lệ liên kết thụ thể và năng lượng liên kết tự do Gibbs có thể được so sánh giữa các biến thể để đánh giá khả năng lây nhiễm.

Về nghiên cứu

Nghiên cứu hiện tại đã sử dụng các tài liệu hiện có để thu được các hằng số cân bằng phân ly, cũng như các hằng số liên kết và tốc độ phân ly, cho thụ thể ACE-2 đối với protein đột biến của các biến thể SARS-CoV-2 khác nhau.

Năng lượng liên kết Gibbs được tính toán bằng cách sử dụng hằng số cân bằng phân ly, sau đó được sử dụng để tính tốc độ liên kết của protein đột biến với thụ thể ACE-2 cho mỗi biến thể SARS-CoV-2. Các phương pháp tiếp cận động học, hàm mũ và nhiệt động học đã được sử dụng để xác định tỷ lệ đầu vào cho các biến thể SARS-CoV-2.

Phương pháp tiếp cận động học dựa trên quy luật tác dụng của khối lượng và sử dụng hằng số liên kết và tốc độ phân ly, trong khi phương pháp hàm mũ sử dụng phương trình hàm mũ dựa trên nhiệt động lực học không cân bằng. Cách tiếp cận nhiệt động lực học áp dụng phương trình hiện tượng liên kết.

Nghiên cứu kết quả

Năng lượng Gibbs của liên kết phụ BA.2,75 của SARS-CoV-2 Omicron là -49,41 kJ / mol, trong khi của BA.4 và BA.5 lần lượt là -45,81 kJ / mol và -44,95 kJ / mol.

Biến thể BA.2,75 mang đột biến N460K cũng có tỷ lệ nhập cao nhất là 1,49 × 1015 M / s so với BA.2 và BA.5, có tỷ lệ 6,58 × 1017 M / s và 1,19 × 1017 M / s tương ứng. Tỷ lệ liên kết của các biến thể SARS-CoV-2 Omicron tăng từ BA.2 lên BA.5.

Sự lây lan của SARS-CoV-2 phụ thuộc vào khả năng lây nhiễm và khả năng gây bệnh của nó. Khả năng lây nhiễm được xác định bởi tốc độ xâm nhập của virut vào các tế bào nhạy cảm, trong khi khả năng gây bệnh phản ánh tốc độ nhân lên của virut trong tế bào chủ.

Sự xâm nhập của SARS-CoV-2 phụ thuộc vào tương tác giữa protein đột biến của nó và thụ thể ACE-2 của vật chủ, được xác định bởi năng lượng liên kết Gibbs. Các đột biến trong protein đột biến làm thay đổi tương tác giữa kháng nguyên và thụ thể, do đó làm thay đổi các đặc tính nhiệt động học nhất định, chẳng hạn như cân bằng phân ly và hằng số tốc độ.

Tỷ lệ nhập cao hơn và năng lượng liên kết Gibbs đối với biến phụ Omicron BA.2.75 có thể giải thích khả năng lây nhiễm cao hơn của BA.2.75 so với các biến phụ trội BA.4 và BA.5 khác. Hơn nữa, những đặc điểm này cũng có thể chỉ ra rằng BA.2.75 có thể là biến phụ SARS-CoV-2 Omicron thống trị toàn cầu tiếp theo.

Các đột biến S446G và N460K trong BA.2.75 nâng cao đặc tính trốn tránh trung hòa của nó. Việc né tránh miễn dịch có thể mang lại lợi thế cho các subvariant trong việc thiết lập sự thống trị toàn cầu bằng cách tăng khả năng lây truyền.

Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ né tránh miễn dịch không phải là nguyên nhân làm tăng khả năng lây nhiễm. Trên thực tế, năng lượng Gibbs cao hơn của tỷ lệ liên kết và xâm nhập cũng dường như cải thiện khả năng lây nhiễm của vi khuẩn phụ bằng cách tăng tỷ lệ liên kết protein đột biến và thụ thể ACE-2.

Kể từ khi bùng phát đại dịch virus coronavirus 2019 (COVID-19), nhiều biến thể và biến thể phụ SARS-CoV-2 đã xuất hiện với các đột biến giúp tăng cường liên kết kháng nguyên và thoát miễn dịch. Hơn nữa, các biến thể virus mới đã cạnh tranh với các biến thể ưu thế hiện có, với một số biến thể đã thay thế được biến thể cũ hơn và đạt được sự thống trị toàn cầu.

Các đột biến trong các biến thể SARS-CoV-2 mới nổi làm thay đổi các đặc tính nhiệt động lực học của liên kết kháng nguyên, do chúng dẫn đến những thay đổi hóa học trong cấu trúc protein. Các thông số nhiệt động lực học, chẳng hạn như năng lượng liên kết Gibbs và tốc độ xâm nhập, có thể là các chỉ số tăng khả năng lây nhiễm. Do đó, thông tin này có thể giúp dự đoán khả năng thống trị của một biến thể mới.

Kết luận

Các kết quả nghiên cứu cho thấy năng lượng liên kết Gibbs cao hơn và tốc độ xâm nhập lớn hơn của SARS-CoV-2 Omicron subvariant BA.2.75 là nguyên nhân làm tăng khả năng lây nhiễm và dự đoán khả năng thống trị toàn cầu của nó trong tương lai gần.

Tạp chí tham khảo:
  • Popovic, M. (2022) Omicron BA.2.75 Phụ biến của SARS-CoV-2 được cho là có khả năng lây nhiễm lớn nhất so với BA.2 và BA.5 cạnh tranh, do năng lượng liên kết của các gibbs tiêu cực nhất. BioTech. 11(45). doi: 10.3390 / biotech11040045.

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.