RA CHEDI Abdelkrim

Laboratory of Biotoxicology, Pharmacognosy and biological valorisation of plants, Faculty of Natural and Life Sciences, Department of Biology, University of Saida - Dr Moulay Tahar, 20100 Said a, Algeria.

E. mail: abdelkrim.rachedi@univ- saida.dz, bioinformatics@univ-saida.dz

Published: 15 October 2022

Three-dimensional structure of the 'spike' protein from the coronary envelope of the novel coronavirus SARS-COV-2 (see image 3 below). The composition was obtained using Cryogenic Electron Microscopy or cryo-EM technology; see image 2

The resolution of the structure reaches 3.5 Å, which is considered quite high standard accuracy for this technique in determining the three-dimensional structures of giant molecules.

It is worth noting that this 3D-structure represents the shape of the spike protein in its prefusion configuration (with the most anticipated receptor, Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) receptor located on target cells).

تركيب ثلاثي الأبعاد لبروتين ' نُـتُـوءْ' Spike protein من الغلاف التاجي لفيروس كورونا الجديد SARS-COV-2 (أنظر الصورة 3 أدناه). تم الحصول على التركيب (أنظر الصورة 2 أدناه) باستعمال تقنية المجهر_الإلكتروني_بالتبريد_الفائق cryogenic_Electron Microscopy أو cryo-EM.

تصل درجة دقة التركيب إلى 3.5 Å (أنغستروم) و هذه تعتبر دقة قياسية عالية بالنسبة لهذه التقنية في حساب التراكيب ثلاثية الأبعاد للجزيئات العملاقة.

يجدر الإشارة إلى أن هذا التركيب الفراغي يمثل شكل البروتين الناتئ في هيئته قبل_الإنصهار Prefusion configuration (مع المستقبل الأكثر توقعا وهو Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) receptor المتواجد على خلايا الهدف).

This structure of the 'spike' protein bears the symbol 6vsb in the Protein Databank known as PDB and can be explored with details of the structure using the SSFS^❇️ application which is available on the Bioinformatics-server page of the Biology Department of Saida University, Algeria, at the following link:

التركيب الفراغي يحمل الرمز 6vsb في قاعد بيانات التراكيب الفراغية للجزيئات البيولوجية Protein Databank المعروفة بـ PDB ويمكن استكشافه مع تفاصيل التركيب باستخدام التطبيق SSFS^❇️ المتوفر على صفحة المعلوماتية-الحيوية لقسم البيولوجية بجامعة سعيدة، الجزائر، على الرابط التالي:

🖝 https://bioinformaticstools.org/ssfs/ssfs.php?qry=6vsb

See image 1 أنظر الصورة

كما يمكن استكشافه بمزيد من التفاصيل على روابط الـ PDB التالية:

🖝 https://www.ebi.ac.uk/pdbe/entry/pdb/6vsb

🖝 https://www.rcsb.org/structure/6vsb

It is important to know the details of this structure because spike proteins on the surface of viruses are mainly used by the virus to adhere to the membrane of the larget human cells, lung cells, and penetrate them during viral infection. This study represents a highly potential breakthrough that would enable for developing better strategies into fighting the viral infection in at least two ways:

1. Mere knowledge of the details of the surface proteins of the virus means that it can be used as antigens to design vaccines against the virus.

On the other hand, it is not an easy task to create vaccines against the new Coronavirus SARS-COV-2 as it has been proven during the pandemy. This is due to this viruses highly mutative genome, which means that genetic changes do change some of the minute but important details in the structure of the spike protein in the subsequent generations of the virus. Thus, the vaccine based on the antigens of the previous generation may not be as effective as intended as it's also been proven. This is one of the obstacles that researchers still face in producing vaccines against this virus and others viruses such as the HIV.

2. Knowing the structural details of the binding mechanism and penetration of the Coronavirus have enabled the design of new therapeutic strategies in the direction of making drugs that compromised, to differen degrees, cell penetration ability of the virus, in addition to other modes of action.

تكتسي أهمية معرفة تفاصيل هذا التركيب الفراغي لكون البروتينات الناتئة على سطح الفيروسات تستخدم بشكل أساسي للإلتساق بغشاء خلايا الإنسان وإختراقها اثناء العدوى الفيروسية. هذه الدراسة تمثل فتحا مهما يُمَكِّن من مجابهة العدوي بأسلوبين على الأقل:

1. مجرد معرفة تفاصيل البروتينات الناتئة/السطحية للفيروس يعني أنه يمكن استخدامها كمولدات مضادة Antigens لتصميم لقاحات vaccines ضد الفيروس وهذا جاري العمل عليه الآن ولكن ستأخذ من 8 إلى 12 شهرا للحصول على أول لقاح.

من ناحية أخرى ، ليس من السهل تصميم لقاحات ضد فيروس مثل كورونا الجديد SARS-COV-2 كما ثبت خلال الجائحة. ويرجع ذلك إلى جينوم هذا الفيروس هو على التطفرمما يعني أن التغييرات الجينية لها القدرة على تغيير بعض التفاصيل الدقيقة ولكنها مهمة في بنية بروتين النتوءات spike protiens في الأجيال اللاحقة من الفيروس. وبالتالي، فإن اللقاح المعتمد على مستضدات الجيل السابق قد لا يكون فعّالًا كما هو مرجوا كما تم حدوث ذلك أيضًا. وهذه إحدى المعوقات التي لا يزال الباحثون يواجهونها في إنتاج اللقاحات ضد هذا الفيروس وغيره من مثل فيروس نقص المناعة البشرية HIV.

2 - معرفة التفاصيل التركيبية لطريقة الإرتباط والإختراق الخاصة بفيروس كورونا مكّن من تصميم استراتيجيات علاجية في اتجاه صنع أدوية من شأنها لإضعاف مقدرة الفيروس من اختراق الخلايا هذا بالإضافة إلى إمكانيات عديدة أخرى.

For more details, follow the links:

للمزيد تابع الروابط التالية:

The primary paper in relation to the 3D-structure:

البحث الأساسي حول التركيب الفراغي الجديد:

" Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation ":
🖝 https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb2507

An important article that provide additional details in the subject:

مقال مهم يقدم المزيد من الشروح في الموضوع:

🖝 https://www.livescience.com/coronavirus-spike-protein-structure.html

An article that summerizes about COVID-19 Antibodies:

موضوع ملخص حول الأجسام المضادة ضد الفيروس COVID-19 Antibodies:

🖝 https://www.prosci-inc.com/covid-19/

❇️ SSFS: Sequence, Structure and Function Server by the Structural Biology & Bioinformatics Groups, Biology Dept, Faculty of Science, University of Saida, Algeria