突变之谜：揭开COVID-19快速传播背后的秘密

理化学研究所的研究人员发现，SARS-CoV-2病毒的一个早期突变（D614G）可能通过改变尖峰蛋白的形状，提高病毒适应人类宿主的能力，从而促成了它的快速传播。这一发现可能有助于为下一代疫苗和抗病毒药物的开发提供信息。

RIKEN研究人员的一项详细分析表明，COVID-19的快速传播可能部分是由于SARS-CoV-2病毒基因组的早期突变所造成的结构变化。这一发现可能有助于为下一代疫苗和抗病毒药物的开发提供信息。

在整个COVID-19大流行期间，Alpha、Delta、Omicron和其他令人关注的变种一直在制造新闻事件。但是最重要的变异可能发生在大流行病的早期，它可能使病毒能够如此迅速地传播。

理化学研究所计算科学中心（R-CCS）的Yuji Sugita和研究时在R-CCS工作的Hisham Dokainish调查了突变对病毒结构的影响。他们通过模拟在病毒重要的尖峰蛋白的不同形式中发现的分子的原子位置来做到这一点--这是冠状病毒用来结合和进入人类细胞的工具。

他们发现，一个氨基酸的替换改变了这种蛋白质的形状，帮助SARS-CoV-2适应人类宿主。这一发现表明，即使是微小的突变--在这种情况下交换一个氨基酸--也能极大地影响蛋白质的动态。

导致COVID-19的病毒SARS-CoV2的尖峰字幕。理化学研究所的研究人员发现，D614G突变将穗状蛋白重组为一种为感染细胞做准备的状态。

为了了解为什么这种突变被证明对病毒如此有利，这对夫妇对蛋白质的结构和稳定性进行了详细的模拟。他们的分析--使用理化学研究所Fugaku超级计算机--世界上最快的计算机之一--揭示了该突变（称为D614G）是如何打破与Spike蛋白的第二个亚单位的离子键的。它还改变了附近一个环形结构的形状，从而改变了整个蛋白质的方向，将其锁定为一种使病毒更容易进入细胞的形式（如图）。

Sugita解释说，他还隶属于理化学研究所生物系统动力学研究中心，"由单一突变引起的分子内互动的单一和局部变化可能会影响尖峰蛋白的整体结构。由此产生的突变体被证明更善于在人类宿主之间复制和传播，而且D614Glineage很快就超过了其祖先的品系，并在全球范围内传播。它仍然是随后的每一个显性变体的固定物。"

Sugita的团队现在正在对大流行过程中后来出现的适应性病毒突变进行类似的调查，包括那些在Omicron变体中发现的突变。

他说："从我们的分子动力学模拟中获得的信息应该有助于增加我们找到有效药物和其他药品的机会。"