理化學研究所的研究人員發現，SARS-CoV-2病毒的一個早期突變（D614G）可能通過改變尖峰蛋白的形狀，提高病毒適應人類宿主的能力，從而促成了它的快速傳播。這一發現可能有助於為下一代疫苗和抗病毒藥物的開發提供信息。

RIKEN研究人員的一項詳細分析表明，COVID-19的快速傳播可能部分是由於SARS-CoV-2病毒基因組的早期突變所造成的結構變化。這一發現可能有助於為下一代疫苗和抗病毒藥物的開發提供信息。

在整個COVID-19大流行期間，Alpha、Delta、Omicron和其他令人關注的變種一直在製造新聞事件。但是最重要的變異可能發生在大流行病的早期，它可能使病毒能夠如此迅速地傳播。

理化學研究所計算科學中心（R-CCS）的Yuji Sugita和研究時在R-CCS工作的Hisham Dokainish調查了突變對病毒結構的影響。他們通過模擬在病毒重要的尖峰蛋白的不同形式中發現的分子的原子位置來做到這一點–這是冠狀病毒用來結合和進入人類細胞的工具。

他們發現，一個氨基酸的替換改變了這種蛋白質的形狀，幫助SARS-CoV-2適應人類宿主。這一發現表明，即使是微小的突變–在這種情況下交換一個氨基酸–也能極大地影響蛋白質的動態。

導致COVID-19的病毒SARS-CoV2的尖峰字幕。理化學研究所的研究人員發現，D614G突變將穗狀蛋白重組為一種為感染細胞做準備的狀態。

為了了解為什麼這種突變被證明對病毒如此有利，這對夫婦對蛋白質的結構和穩定性進行了詳細的模擬。他們的分析–使用理化學研究所Fugaku超級計算機–世界上最快的計算機之一–揭示了該突變（稱為D614G）是如何打破與Spike蛋白的第二個亞單位的離子鍵的。它還改變了附近一個環形結構的形狀，從而改變了整個蛋白質的方向，將其鎖定為一種使病毒更容易進入細胞的形式（如圖）。

Sugita解釋說，他還隸屬於理化學研究所生物系統動力學研究中心，”由單一突變引起的分子內互動的單一和局部變化可能會影響尖峰蛋白的整體結構。由此產生的突變體被證明更善於在人類宿主之間複製和傳播，而且D614Glineage很快就超過了其祖先的品系，並在全球範圍內傳播。它仍然是隨後的每一個顯性變體的固定物。”

Sugita的團隊現在正在對大流行過程中後來出現的適應性病毒突變進行類似的調查，包括那些在Omicron變體中發現的突變。

他說：”從我們的分子動力學模擬中獲得的信息應該有助於增加我們找到有效藥物和其他藥品的機會。”