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On the interactions of the receptor-binding domain of SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 spike proteins with monoclonal antibodies and the receptor ACE2.
Virus Research ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-05-13 , DOI: 10.1016/j.virusres.2020.198021 Carolina Corrêa Giron 1 , Aatto Laaksonen 2 , Fernando L Barroso da Silva 3
Virus Research ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-05-13 , DOI: 10.1016/j.virusres.2020.198021 Carolina Corrêa Giron 1 , Aatto Laaksonen 2 , Fernando L Barroso da Silva 3
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A new betacoronavirus named SARS-CoV-2 has emerged as a new threat to global health and economy. A promising target for both diagnosis and therapeutics treatments of the new disease named COVID-19 is the coronavirus (CoV) spike (S) glycoprotein. By constant-pH Monte Carlo simulations and the PROCEEDpKa method, we have mapped the electrostatic epitopes for four monoclonal antibodies and the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) on both SARS-CoV-1 and the new SARS-CoV-2 S receptor binding domain (RBD) proteins. We also calculated free energy of interactions and shown that the S RBD proteins from both SARS viruses binds to ACE2 with similar affinities. However, the affinity between the S RBD protein from the new SARS-CoV-2 and ACE2 is higher than for any studied antibody previously found complexed with SARS-CoV-1. Based on physical chemical analysis and free energies estimates, we can shed some light on the involved molecular recognition processes, their clinical aspects, the implications for drug developments, and suggest structural modifications on the CR3022 antibody that would improve its binding affinities for SARS-CoV-2 and contribute to address the ongoing international health crisis.
中文翻译：
关于 SARS-CoV-1 和 SARS-CoV-2 刺突蛋白的受体结合域与单克隆抗体和受体 ACE2 的相互作用。
一种名为 SARS-CoV-2 的新型 β 冠状病毒已成为对全球健康和经济的新威胁。冠状病毒 (CoV) 刺突 (S) 糖蛋白是新型冠状病毒 (COVID-19) 疾病诊断和治疗的一个有前景的靶标。通过恒定 pH 蒙特卡罗模拟和 PROCEEDpKa 方法，我们绘制了四种单克隆抗体和血管紧张素转换酶 2 (ACE2) 在 SARS-CoV-1 和新的 SARS-CoV-2 S 受体结合上的静电表位结构域（RBD）蛋白。我们还计算了相互作用的自由能，并表明来自两种 SARS 病毒的 S RBD 蛋白以相似的亲和力与 ACE2 结合。然而，新 SARS-CoV-2 的 S RBD 蛋白与 ACE2 之间的亲和力高于之前发现的与 SARS-CoV-1 复合的任何研究抗体。基于物理化学分析和自由能估计，我们可以阐明所涉及的分子识别过程、其临床方面、对药物开发的影响，并建议对 CR3022 抗体进行结构修饰，以提高其与 SARS-CoV 的结合亲和力-2并为解决当前的国际卫生危机做出贡献。
更新日期：2020-05-15
中文翻译：
关于 SARS-CoV-1 和 SARS-CoV-2 刺突蛋白的受体结合域与单克隆抗体和受体 ACE2 的相互作用。
一种名为 SARS-CoV-2 的新型 β 冠状病毒已成为对全球健康和经济的新威胁。冠状病毒 (CoV) 刺突 (S) 糖蛋白是新型冠状病毒 (COVID-19) 疾病诊断和治疗的一个有前景的靶标。通过恒定 pH 蒙特卡罗模拟和 PROCEEDpKa 方法，我们绘制了四种单克隆抗体和血管紧张素转换酶 2 (ACE2) 在 SARS-CoV-1 和新的 SARS-CoV-2 S 受体结合上的静电表位结构域（RBD）蛋白。我们还计算了相互作用的自由能，并表明来自两种 SARS 病毒的 S RBD 蛋白以相似的亲和力与 ACE2 结合。然而，新 SARS-CoV-2 的 S RBD 蛋白与 ACE2 之间的亲和力高于之前发现的与 SARS-CoV-1 复合的任何研究抗体。基于物理化学分析和自由能估计，我们可以阐明所涉及的分子识别过程、其临床方面、对药物开发的影响，并建议对 CR3022 抗体进行结构修饰，以提高其与 SARS-CoV 的结合亲和力-2并为解决当前的国际卫生危机做出贡献。
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