从原子到全局：SARS-CoV2-Human ACE2受体复合物的结构连通性

我们利用蛋白侧链基方法探讨了SARS-CoV2刺突蛋白与Human ACE2受体复合物的连通性属性，能够覆盖从原子到全蛋白尺度的范围。我们基于来自D.E. Shaw研究的MD模拟快照进行网络拓扑分析，分析以簇和闭环形式获得的网络结构。我们展示了SARS-CoV2与ACE2受体之间的更强且更稳健的连接，与较不致病的SARS-CoV1相比。从宏观层面来看，这种更强的连通性体现在我们 percolation分析中，即当仅保留更强的键时，SARS-CoV2-ACE2复合物的界面簇仍然持续，而SARS-CoV1-ACE2复合物则不行。在原子层面，界面闭环结构反映出前者复合物中更强的连通性。我们指出了SARS-CoV2中关键功能残基，这些残基在建立更高连通性方面发挥重要作用。因此，我们的研究提供了一种客观方法，将原子水平的非共价相互作用映射到复合物中任意两个氨基酸之间的全局连通性。我们还分析了MD模拟的特定快照，以突出网络拓扑在探索多样构象景观方面的显著变化。最后，我们展示了大多数在SARS-CoV2刺突蛋白的变异（包括当前流行的JN.1）均发生在与ACE2受体界面上。我们的分析突显了界面相互作用的重要性，并为设计针对免疫逃逸变异的受体样肽和蛋白提供了理论依据。