Elucidating the behavior of the SARS-CoV-2 virus surface at vapor–liquid interfaces using molecular dynamics simulation

病毒 化学物理 分子动力学 Spike(软件开发) 生物物理学 化学 材料科学 病毒学 生物 计算机科学 计算化学 软件工程
作者
Florian Fleckenstein,Simon Stephan,Hans Hasse
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (13)
标识
DOI:10.1073/pnas.2317194121
摘要

Aerosols play a major role in the transmission of the SARS-CoV-2 virus. The behavior of the virus within aerosols is therefore of fundamental importance. On the surface of a SARS-CoV-2 virus, there are about 40 spike proteins, which each have a length of about 20 nm. They are glycosylated trimers, which are highly flexible, due to their structure. These spike proteins play a central role in the intrusion of the virus into human host cells and are, therefore, a focus of vaccine development. In this work, we have studied the behavior of spike proteins of the SARS-CoV-2 virus in the presence of a vapor-liquid interface by molecular dynamics (MD) simulations. Systematically, the behavior of the spike protein at different distances to a vapor-liquid interface were studied. The results reveal that the spike protein of the SARS-CoV-2 virus is repelled from the vapor-liquid interface and has a strong affinity to stay inside the bulk liquid phase. Therefore, the spike protein bends when a vapor-liquid interface approaches the top of the protein. This has important consequences for understanding the behavior of the virus during the dry-out of aerosol droplets.
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