SARS-CoV-2 変異

SARS-CoV-2(新型コロナウイルス)のSpikeタンパク質

Spikeのアミノ酸配列

新型コロナウイルス肺炎COVID-19の原因ウイルスである、SARS-CoV-2ウイルスのSpikeタンパク質のアミノ酸配列についてみてみました。一般にウイルスで変異のない株を野生型と呼びます。野生型のタンパク質のアミノ酸残基の配列を見ると、484番目のアミノ酸残基がE(Glutamic Acid, Glu)で、501番目のアミノ酸残基はN(Asparagine, Asn)です。

ちなみに変異の書き方ですが、この484番目のEがK(Lysine, Lys)に変異した場合E484Kと表記します。同様に501番目のNがY(Tyrosine, Tyr)に変異した場合にN501Yと表記します。

LOCUS       QOS45029                1273 aa            linear   SYN 28-OCT-2020
DEFINITION  SARS-CoV-2 spike [synthetic construct].
ACCESSION   QOS45029
VERSION     QOS45029.1
DBSOURCE    accession MW036243.1
KEYWORDS    .
SOURCE      synthetic construct
  ORGANISM  synthetic construct
            other sequences; artificial sequences.
REFERENCE   1  (residues 1 to 1273)
  AUTHORS   Wussow,F., Chiuppesi,F. and Diamond,D.
  TITLE     Development of a Multi-Antigenic SARS-CoV-2 Vaccine Using a
            Synthetic Poxvirus Platform
  JOURNAL   Unpublished
REFERENCE   2  (residues 1 to 1273)
  AUTHORS   Wussow,F., Chiuppesi,F. and Diamond,D.
  TITLE     Direct Submission
  JOURNAL   Submitted (23-SEP-2020) Hematology, City of Hope, 1500 E Duarte Rd,
            Duarte, CA 91010, USA
FEATURES             Location/Qualifiers
     source          1..1273
                     /organism="synthetic construct"
                     /db_xref="taxon:32630"
                     /clone="C35/41"
     Protein         1..1273
                     /product="SARS-CoV-2 spike"
     CDS             1..1273
                     /coded_by="MW036243.1:145058..148879"
                     /transl_table=11
ORIGIN      
        1 mfvflvllpl vssqcvnltt rtqlppaytn sftrgvyypd kvfrssvlhs tqdlflpffs
       61 nvtwfhaihv sgtngtkrfd npvlpfndgv yfasteksni irgwifgttl dsktqslliv
      121 nnatnvvikv cefqfcndpf lgvyyhknnk swmesefrvy ssannctfey vsqpflmdle
      181 gkqgnfknlr efvfknidgy fkiyskhtpi nlvrdlpqgf saleplvdlp iginitrfqt
      241 llalhrsylt pgdsssgwta gaaayyvgyl qprtfllkyn engtitdavd caldplsetk
      301 ctlksftvek giyqtsnfrv qptesivrfp nitnlcpfge vfnatrfasv yawnrkrisn
      361 cvadysvlyn sasfstfkcy gvsptklndl cftnvyadsf virgdevrqi apgqtgkiad
      421 ynyklpddft gcviawnsnn ldskvggnyn ylyrlfrksn lkpferdist eiyqagstpc
      481 ngvEgfncyf plqsygfqpt Ngvgyqpyrv vvlsfellha patvcgpkks tnlvknkcvn
      541 fnfngltgtg vltesnkkfl pfqqfgrdia dttdavrdpq tleilditpc sfggvsvitp
      601 gtntsnqvav lyqdvnctev pvaihadqlt ptwrvystgs nvfqtragcl igaehvnnsy
      661 ecdipigagi casyqtqtns prrarsvasq siiaytmslg aensvaysnn siaiptnfti
      721 svtteilpvs mtktsvdctm yicgdstecs nlllqygsfc tqlnraltgi aveqdkntqe
      781 vfaqvkqiyk tppikdfggf nfsqilpdps kpskrsfied llfnkvtlad agfikqygdc
      841 lgdiaardli caqkfngltv lpplltdemi aqytsallag titsgwtfga gaalqipfam
      901 qmayrfngig vtqnvlyenq klianqfnsa igkiqdslss tasalgklqd vvnqnaqaln
      961 tlvkqlssnf gaissvlndi lsrldkveae vqidrlitgr lqslqtyvtq qliraaeira
     1021 sanlaatkms ecvlgqskrv dfcgkgyhlm sfpqsaphgv vflhvtyvpa qeknfttapa
     1081 ichdgkahfp regvfvsngt hwfvtqrnfy epqiittdnt fvsgncdvvi givnntvydp
     1141 lqpeldsfke eldkyfknht spdvdlgdis ginasvvniq keidrlneva knlneslidl
     1201 qelgkyeqyi kwpwyiwlgf iagliaivmv timlccmtsc csclkgccsc gscckfdedd
     1261 sepvlkgvkl hyt
//

感染・伝播性の増加が懸念されるSARS-CoV-2の変異 E484K N501Y

多くの変異が発生するはずのウイルスで、E484KやN501Yの変異は感染性や伝播性の増加が懸念されるとされています。この変異のある場所は、ヒトの細胞に侵入する際にまず結合する分子であるangiotensin-converting enzyme2 (ACE2)との結合に重要だとされています。このあたりを昨年も見た記憶がありますが、変異のウイルスが国内でも報告されるようになってきましたので、その変異の起こる部分が立体的にどういう位置にあたるのか、SARS-CoV-2 SpikeとAEC2が結合してる立体構造を調べたデータの公開データを元に見てみました。まずは野生型のSpikeで示します。緑色のモコモコしたのが変異すると悪い性質を獲得するのではないかと心配されている場所のアミノ酸残基を示します。(下図)

上図の当該のアミノ酸残基を、変異したアミノ酸残基に置き換えた図もしめします。(下図)側鎖のエネルギーだけ小さくなるように調整はしましたが、示された構造全体は動かない設定ですので本当にこの形になっているとは期待できません。

その変異部分の拡大図です(下図)

 

E484Kは荷電が反転する

アミノ酸の基本的な分類に荷電の陽性・陰性があります。E484Kは484番目のEがKに変異した事を示します。野生型のEは陰性荷電を示す酸性極性側鎖アミノ酸で、一方変異型のKは陽性荷電を示す塩基性アミノ酸です。感染性等が増加する懸念は、荷電が逆転することでACE2への結合に変化が起きると推定されることから来ているものと思われます。また、ワクチンの効果が減弱するという懸念もあります。この懸念は、ワクチンの効果が結合領域(328-533aa)に対する抗体によるところがあって、この変異が結合領域の中心付近の484aaに存在している点に加えて、荷電が逆転することで抗体の結合にも変化が起きると推定されるところからきているのではないかと思います。

ちなみに基礎知識としてアミノ酸側鎖の性質と、略号をまとめた物をコールドスプリングハーバー(CSH)の実験プロトコール集のような書籍のMolecula Cloning a laboratory manual volume 3から抜粋です。E (Glu)がAcidic groupで、K(Lys)がBasic groupとなっています。

コメントする

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください