Impacts of Adaptive Coronavirus Evolution on Viral Membrane Fusion

冠状病毒适应性进化对病毒膜融合的影响

基本信息

  • 批准号:
    10727448
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-14 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY The continuous adaptation of SARS-CoV-2 generates variants of concern (VOC). New VOCs arise independently and outcompete previous ones, consistent with ever increasing viral fitness. Most VOC adaptations reside in the spikes (S), the complex multidomain glycoprotein trimers that bind viruses to cells and mediate virus-cell membrane fusion. Well-characterized adaptations in the S receptor binding domains (RBDs) alter RBD structural dynamics, receptor affinities, and antibody interactions. However, adaptations in other S domains remain largely under-evaluated. This includes the S2 domains that execute virus-cell membrane fusion. This proposal aims to elucidate consequences of VOC adaptive changes in the S2 domains. The current VOC, omicron (o), has accumulated over six S2 mutations. Our central objective is to evaluate the ways these and other S2 adaptations alter S protein dynamics to facilitate human cell entry. We will utilize a collection of viral membrane fusion and cell entry assay systems to determine whether S2 changes reset the dynamics of transient S protein intermediate states. These transitory states include RBD elevations that control receptor binding and S2 refoldings from prefusion to fusion intermediate and through to postfusion configurations. Our assay systems will employ fusion-competent virus-like particles (VLPs) for sensitive evaluation of entry steps, soluble receptors as probes for RBD exposures, HR2 peptides for detection of specific S transitional intermediates, replication-competent VSVSARS-CoV-2-S for selecting HR2 peptide-resistant variants, and SARS-CoV-2 replicons and recombinant SARS-CoV-2 viruses for convincingly assigning specific S2 amino acid substitutions to consequential redirection of virus-cell entry pathways. Our preliminary results suggest that omicron S2 adaptations operate allosterically to alter S-receptor interactions. The first aim will determine how S2 fusion domains control RBDs and their interactions with receptors. We will identify specific VOC S2 mutations that control receptor reactivity and S stability. We will determine how these mutations change viral entry requirements. Our initial results also suggest that omicron S2 mutations change the pace of the conformational transitions facilitating membrane fusion. The second aim will determine how S2 mutations control dynamics of fusion domains. We will determine whether the rates of S2 structural transitions vary between VOCs. We will also select and characterize variants resistant to inhibitors of the S2 structural dynamics and will find out whether these resistant variants have unique requirements for the receptors and proteases that determine cell susceptibility to infection. The results of this study will clarify currently obscure selective forces driving the human adaptation of past (α, β, γ, δ), current (ο), and future VOCs. We expect the results will illuminate properties of the membrane fusion – inducing S2 domains in ways that reveal new targets for inhibition of CoV entry.
项目摘要 SARS-COV-2的连续适应会产生关注的变体(VOC)。出现了新的VOC 独立和胜任以前的,与病毒性健身的增加一致。大多数VOC 适应性驻留在尖峰中,尖峰,复杂的多域糖蛋白三聚体,将病毒与细胞结合 并介导病毒细胞膜融合。 S受体结合结构域中的特征良好适应 (RBD)改变RBD结构动力学,受体亲和力和抗体相互作用。但是,适应 其他S域在很大程度上保持不足。这包括执行病毒细胞的S2域 膜融合。该建议旨在阐明S2域中VOC自适应变化的后果。 当前的VOC Omicron(O)已在六个S2突变上积累。我们的核心目标是评估 这些和其他S2适应改变了S蛋白动力学以促进人体细胞的进入。我们将利用一个 收集病毒膜融合和细胞进入测定系统,以确定S2是否改变重置 瞬态S蛋白中间状态的动力学。这些暂时状态包括控制的RBD高程 受体结合和从融合到中间的融合到融合的S2重新折叠 配置。我们的测定系统将员工融合能力的病毒样颗粒(VLP)敏感 评估入口步骤,实体受体作为RBD暴露问题,HR2肽检测 特定的S过渡中间体,具有复制能力的VSVSARS-COV-2-S,用于选择耐HR2胡椒粉 变体,SARS-COV-2复制品和重组SARS-COV-2病毒,可令人信服地分配特定 S2氨基酸取代病毒细胞进入途径。 我们的初步结果表明,Omicron S2适应作用以变构为改变S受体 互动。第一个目标将决定S2融合域如何控制RBD及其相互作用 与受体。我们将确定控制受体反应性和S稳定性的特定VOC S2突变。我们 将确定这些突变如何改变病毒进入要求。我们的最初结果也表明 Omicron S2突变改变了支撑膜融合的构象转变的速度。这 第二个目标将决定S2突变如何控制融合域的动力学。我们将确定 S2结构过渡的比率在VOC之间有所不同。我们还将选择并表征变体 对S2结构动力学的抑制剂具有抗性,并且会发现这些抗性变体是否具有 对于确定细胞感染敏感性的接收器和蛋白酶的独特要求。 这项研究的结果将阐明当前掩盖了推动人类过去适应的选择性的选择性(α, β,γ,δ),电流(ο)和未来的VOC。我们预计结果将阐明膜融合的特性 - 诱导S2域的方式揭示了抑制COV进入的新目标。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

Thomas Miller Gall...的其他基金

Dissecting the peptide motifs controlling coronavirus infections
剖析控制冠状病毒感染的肽基序
  • 批准号:
    10648391
    10648391
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Entry and pathogenesis of two human coronaviruses
两种人类冠状病毒的进入和发病机制
  • 批准号:
    8055141
    8055141
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Entry and Pathogenesis of Coronaviruses
冠状病毒的进入和发病机制
  • 批准号:
    8321679
    8321679
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
UBIQUITIN AND CELLULAR FACTORS IN CORONAVIRUS ASSEMBLY
冠状病毒组装中的泛素和细胞因子
  • 批准号:
    7646778
    7646778
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
UBIQUITIN AND CELLULAR FACTORS IN CORONAVIRUS ASSEMBLY
冠状病毒组装中的泛素和细胞因子
  • 批准号:
    7846495
    7846495
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
UBIQUITIN AND CELLULAR FACTORS IN CORONAVIRUS ASSEMBLY
冠状病毒组装中的泛素和细胞因子
  • 批准号:
    7860419
    7860419
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Biological Effects of SARS-CoV Spike Polymorphisms
SARS-CoV 刺突多态性的生物学效应
  • 批准号:
    6825526
    6825526
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Adaptive MERS coronavirus-cell entry pathways and their relevance to virulence and antiviral strategies
适应性 MERS 冠状病毒细胞进入途径及其与毒力和抗病毒策略的相关性
  • 批准号:
    10229391
    10229391
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Adaptive MERS coronavirus-cell entry pathways and their relevance to virulence and antiviral strategies
适应性 MERS 冠状病毒细胞进入途径及其与毒力和抗病毒策略的相关性
  • 批准号:
    9209899
    9209899
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
MOLECULAR DISSECTION OF THE CORONAVIRUS SPIKE
冠状病毒刺突的分子解剖
  • 批准号:
    2269555
    2269555
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:

相似国自然基金

基于计算生物学技术小分子农兽药残留物驼源单域抗体虚拟筛选与亲和力成熟 -以内蒙古阿拉善双峰驼为例
  • 批准号:
    32360190
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于胞内蛋白亲和力标记策略进行新型抗类风湿性关节炎的选择性OGG1小分子抑制剂的发现
  • 批准号:
    82304698
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于多尺度表征和跨模态语义匹配的药物-靶标结合亲和力预测方法研究
  • 批准号:
    62302456
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
框架核酸多价人工抗体增强靶细胞亲和力用于耐药性肿瘤治疗
  • 批准号:
    32301185
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
抗原非特异性B细胞进入生发中心并实现亲和力成熟的潜力与调控机制
  • 批准号:
    32370941
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Strategies for next-generation flavivirus vaccine development
下一代黄病毒疫苗开发策略
  • 批准号:
    10751480
    10751480
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Small Molecule Therapeutics for Sickle Cell Anemia
镰状细胞性贫血的小分子疗法
  • 批准号:
    10601679
    10601679
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
High-throughput thermodynamic and kinetic measurements for variant effects prediction in a major protein superfamily
用于预测主要蛋白质超家族变异效应的高通量热力学和动力学测量
  • 批准号:
    10752370
    10752370
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Extracellular redox biology links to metabolic and mitochondrial dysfunction in pulmonary hypertension
细胞外氧化还原生物学与肺动脉高压的代谢和线粒体功能障碍有关
  • 批准号:
    10750457
    10750457
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别:
Evaluation of a therapeutic vaccination strategy with motif neoepitope peptide-pulsed autologous dendritic cells for non-small cell lung cancer patients harboring a charged HLA-B binding pocket.
使用基序新表位肽脉冲的自体树突状细胞对携带带电 HLA-B 结合袋的非小细胞肺癌患者的治疗性疫苗接种策略进行评估。
  • 批准号:
    10721983
    10721983
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.48万
    $ 24.48万
  • 项目类别: