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Structural dynamics of SARS-CoV-2 variants: A health monitoring strategy for anticipating Covid-19 outbreaks - 24/07/21

Doi : 10.1016/j.jinf.2021.06.001 
Jacques Fantini a, b, , Nouara Yahi a, b, Fodil Azzaz a, b, Henri Chahinian a, b
a INSERM UMR_S 1072, 13015 Marseille, France 
b Aix-Marseille Université, 13015 Marseille, France 

Corresponding author at: INSERM UMR_S 1072, 13015 Marseille, France.INSERM UMR_S 1072Marseille13015France

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Highlights

Mutations in the spike protein affect virus adhesion to host cells.
Most variants exhibit mutations in both the RBD and in the NTD.
An index of transmissibility (T-index) is defined for each variant.
T-index is calculated from kinetic and affinity parameters of SARS-CoV-2 binding to host cells.
T-index can be used as a health monitoring strategy to anticipate future Covid-19 outbreaks.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Objectives

the Covid-19 pandemic has been marked by sudden outbreaks of SARS-CoV-2 variants harboring mutations in both the N-terminal (NTD) and receptor binding (RBD) domains of the spike protein. The goal of this study was to predict the transmissibility of SARS-CoV-2 variants from genomic sequence data.

Methods

we used a target-based molecular modeling strategy combined with surface potential analysis of the NTD and RBD.

Results

we observed that both domains act synergistically to ensure optimal virus adhesion, which explains why most variants exhibit concomitant mutations in the RBD and in the NTD. Some mutation patterns affect the affinity of the spike protein for ACE-2. However, other patterns increase the electropositive surface of the spike, with determinant effects on the kinetics of virus adhesion to lipid raft gangliosides. Based on this new view of the structural dynamics of SARS-CoV-2 variants, we defined an index of transmissibility (T-index) calculated from kinetic and affinity parameters of coronavirus binding to host cells. The T-index is characteristic of each variant and predictive of its dissemination in animal and human populations.

Conclusions

the T-index can be used as a health monitoring strategy to anticipate future Covid-19 outbreaks due to the emergence of variants of concern.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : SARS-CoV-2, Coronavirus, Lipid raft, Ganglioside, Electrostatic surface potential, ACE-2, receptor, Virus-host interactions


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Vol 83 - N° 2

P. 197-206 - août 2021 Retour au numéro
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