Zusammenfassung In-vitro-Proteinevolution kann kraftvolle Einblicke in die Aminosäuresequenzen bieten, die den Schlüsselbiologischen Funktionen zugrunde liegen. Hier verwenden wir dies, um die evolutiven Trajektorien des Rezeptorbindungsmotivs (RBM) des SARS-CoV-2-Spike-Proteins, das an das menschliche Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) bindet, zu erforschen, einen wesentlichen ersten Schritt in der Virusinfektion. Die Anwendung strenger Selektionsdrücke, beginnend mit der Wuhan- oder einer anderen nicht-Omicron-Varianten-Protein-codierenden Sequenz, führt zu einer schnellen Konvergenz in Richtung charakteristischer Omicron-Mutationen und deren Sub-Linien. Umgekehrt werden unter milden Selektionen nur einige omicron-ähnliche Mutationen ausgewählt, jedoch in niedrigeren Frequenzen und mit unvollständiger Repräsentation. Strenge Selektion führt zu weniger, aber dominanten, nicht-synonymen Mutationen, die die Omicron-Mutationen und deren Variationen innerhalb der Sub-Linien spiegeln. Bemerkenswerterweise führt der Start der Evolution von Omicron selbst zu einer Erhaltung der charakterisierenden Omicron-Mutationen unter beiden Bedingungen. Dieses evolutionäre Muster entspricht globalen SARS-CoV-2-Mutations-Trends sowie In-silico-Simulationen und betont die kritische Rolle der Rezeptorbindungsbeschränkungen bei der Gestaltung der viralen Anpassung. Mutationen, die hauptsächlich mit Immunflucht assoziiert sind, werden in der In-vitro-Evolution nicht ausgewählt. Unsere Ergebnisse zeigen die prädiktive Fähigkeit der In-vitro-Evolution und legen nahe, dass das Omicron-RBM das humanisierte Bindungsmotiv ist, das aus einer hochstrengen Selektion hervorgeht, überlagert von milderen Hintergrunddrücken.
Shoshany et al. (Sa,) untersuchten diese Frage.