Modelagem molecular in silico de Spike-RBM de variantes do SARS-Cov-2
As funções biológicas das proteínas são determinadas por sua estrutura terciária, ou tridimensional, porém nem sempre dispomos destas estruturas na forma cristalográfica. Durante as últimas décadas a bioinformática vem evoluindo, e, por anos a predição da estrutura tridimensional das proteínas vem sendo estudada, sendo os melhores métodos ranqueados pela CASP (Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction), um experimento de âmbito comunitário e mundial para a predição da estrutura da proteína. O software I-TASSER foi criado neste intuito, sendo ele uma pipeline que faz o uso de algoritmos para predição de estruturas tridimensionais, ranqueado como primeiro colocado pela CASP. Neste trabalho modelamos por homologia, empregando o software I-TASSER, o Receptor Binding Motif (RBM) da proteína Spike (S) de cinco das variantes mais relevantes do vírus SARS-CoV-2. Nosso método foi validado através da comparação com estruturas cristalográficas (PDB). Posteriormente, utilizamos a ferramenta PBEQ-SOLVER, parte integrante do servidor CHARMM-GUI para modelar a distribuição espacial de cargas e resolver a equação de Poisson-Boltzmann, obtendo assim os potenciais eletrostáticos e energias livres dos modelos RBMs anteriormente modelados. Com os resultados confirmamos a acurácia dos métodos utilizados e determinamos que o aumento da infectividade do SARS-CoV-2 correlaciona-se à minimização na energia livre do RBM de sua proteína S.
Modelagem molecular in silico de Spike-RBM de variantes do SARS-Cov-2
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DOI: 10.22533/at.ed.33823200417
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Palavras-chave: bioinformática; proteína; RBM; Poisson-Boltzmann; Sars-CoV-2.
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Keywords: bioinformatic; modeling; protein; Poisson-Boltzmann; Sars-CoV-2.
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Abstract:
The biological functions of proteins are determined by their tertiary or three-dimensional structure, but these structures are not always available in crystallographic form. During the last decades, bioinformatics has been evolving, and, for years, the prediction of the three-dimensional structure of proteins has been studied, with the best methods ranked by CASP (Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction), a community and worldwide experiment to the prediction of protein structure. The I-TASSER software was created for this purpose, which is a pipeline that uses algorithms to predict three-dimensional structures, ranked first by CASP. In this work we model by homology, using the I-TASSER software, the Receptor Binding Motif (RBM) of the Spike (S) protein of five of the most relevant variants of the SARS-CoV-2 virus. Our method was validated through comparison with crystallographic structures (PDB). Subsequently, we used the PBEQ-SOLVER tool, an integral part of the CHARMM-GUI server, to model the spatial distribution of charges and solve the Poisson-Boltzmann equation, thus obtaining the electrostatic potentials and free energies of the previously modeled RBMs. With the results, we confirmed the accuracy of the methods used and determined that the increase in SARS-CoV-2 infectivity correlates with the minimization of the RBM free energy of its S protein.
- Emerson Willian Danzer
- Rafael Bertolini Frigori
