近日，天津大學生物信息中心高峰教授課題組通過分子動力學模擬揭示了SARS冠狀病毒和新冠病毒與人類受體在不同溫度下結合特性的差異，為藥物設計提供了有益的指導和參考。

　　SARS病毒和新冠病毒對細胞的成功入侵主要取決於刺突蛋白（S蛋白）的受體結合域（RBD）與人類受體血管緊張素轉化酶2（ACE2）之間的蛋白質-蛋白質相互作用（相關結構如上圖所示）。

　　新冠疫情爆發以來，針對RBD與ACE2之間的相互作用已進行了大量的研究，但絕大多數僅在室溫300 K（約27攝氏度）下進行。溫度是影響病毒感染性的重要因素，此次高峰教授課題組揭示了SARS病毒和新冠病毒在不同溫度（200K, 250K, 273K, 300K, 350K）下兩者RBD和ACE2結合特性的差異。這項研究有助於了解SARS病毒和新冠病毒感染能力的差異。基於分子動力學模擬的平衡軌跡，高峰教授課題組發現在所選取各溫度下新冠病毒 RBD的均方根波動（RMSF）值都比SARS病毒低，構象分布更集中，說明新冠病毒 RBD結構更為穩定。此外，SARS病毒/新冠病毒 RBD與ACE2在不同溫度下的結合強度也通過分子力學泊鬆-玻爾茲曼表麵積（MM-PBSA）和溶劑化相互作用能（SIE）方法進行了評估，發現在任意所選取溫度下新冠病毒RBD與ACE2的結合能力都比SARS病毒更強。隨後對總結合自由能進行了殘基分解，找到了RBD與ACE2結合過程中的熱點殘基（如下圖所示），與2020年Nature報道的實驗結果 (Lan et al., Nature, 2020) 高度吻合。最後還重點分析了導致SARS病毒和新冠病毒兩者RBD與ACE2結合差異的關鍵殘基，為後續相關藥物設計提供了有益的指導和參考。

　　以上研究發表在生物信息學領域頂尖期刊《Briefings in Bioinformatics》(中科院分區一區Top期刊)，論文題目“Comparison of the binding characteristics of SARS-CoV and SARS-CoV-2 RBDs to ACE2 at different temperatures by MD simulations”(鏈接https://doi.org/10.1093/bib/bbab044)。理學院博士生閆芳芳為該論文的第一作者，高峰教授為通訊作者。近年來，高峰教授課題組在微生物基因組生物信息學與合成生物學研究領域取得了一係列研究進展，相關成果發表於《Nucleic Acids Research》、《Briefings in Bioinformatics》、《Bioinformatics》等高水平國際刊物，獲Science、Nature、Nature Biotechnology、Nature Reviews Microbiology、Nature Methods等期刊論文引用。本研究工作得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金創新研究群體項目、麵上項目等資助支持。