Applied Microbiology in Food Industry

fa تحلیل بیوانفورماتیکی ساختار زیرواحد 2S اسپایک پروتئین ویروس سارس کووید ۲: تأثیر جهش‌ها بر حدت و شدت بیماری‌زایی و بررسی نقش بالقوه پروبیوتیک ها Bioinformatic Analysis of the S2 Subunit Structure of the SARS-CoV-2 Spike Protein: Impact of Mutations on Virulence and Pathogenicity Severity, and Exploration of the Potential Role of Probiotics میکروبیولوژی پزشکی پژوهشي Research ویروس سارس کووید ۲ از طریق پروتئین اسپایک (S) به سلول میزبان متصل شده و وارد آن می‌شود. زیرواحد S2 این پروتئین در همجوشی غشایی نقش اساسی دارد و جهش‌های آن می‌توانند بر عفونت‌زایی و فرار از ایمنی اثرگذار باشند. این پژوهش به بررسی جهش‌های S2 پرداخت. داده‌های ژنومی از NCBI و GISAID جمع‌آوری شده و جهش‌های کلیدی در واریانت‌های آلفا، بتا، گاما، دلتا و اُمیکرون با ابزارهایی چون Cn3D، SPSS و Geneious Prime تحلیل گردیدند. از ۱۰٬۰۰۰ توالی بررسی‌شده، حدود ۷۸٪ دارای حداقل یک جهش در S2 بودند. جهش‌های D950N، S982A، T716I و P681R در ناحیه C-terminal زیرواحد S2 شناسایی شدند که احتمالاً سبب تغییرات ساختاری (یعنی توانایی حفظ شکل عملکردی در شرایط مختلف) و افزایش توانایی ورود ویروس به سلول می‌گردند. جهش P681R پردازش فورینی (فعال‌سازی پروتئین از طریق آنزیم فورین در محل اتصال زیرواحد‌ها) را تسریع و انتقال‌پذیری ویروس را افزایش می‌دهد. همچنین این جهش‌ها با بهبود پایداری ساختاری پروتئین و کاهش ΔG اتصال تا حدود -1.8 کیلوکالری بر مول همراه‌اند. شناخت این جهش‌ها در طراحی راهبردهای مقابله با واریانت‌ها و تولید واکسن‌های وسیع‌الطیف مؤثر است، زیرا نواحی محافظت‌شده S2 اهداف مناسبی برای ایمن‌سازی هستند. افزون بر این، پروبیوتیک‌ها از طریق تنظیم میکروبیوتای روده و تقویت IgA ترشحی، می‌توانند شدت بیماری را کاهش دهند. سویه‌هایی نظیر لاکتوباسیلوس کازئی با کاهش IL-6 و تحریک سلول‌های T تنظیم‌کننده، التهاب ناشی از جهش‌هایی چون P681R را تعدیل کرده و پیامدهای ویروس را کاهش می‌دهند.   The SARS-CoV-2 virus enters host cells through its spike (S) protein. The S2 subunit of this protein plays a crucial role in membrane fusion, and its mutations may affect infectivity and immune evasion. This study investigates mutations in the S2 subunit. Genomic data were collected from NCBI and GISAID, and key mutations in Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron variants were analyzed using tools such as Cn3D, SPSS, and Geneious Prime. Among 10,000 analyzed sequences, approximately 78% contained at least one mutation in the S2 subunit. Mutations including D950N, S982A, T716I, and P681R were identified in the C-terminal region of S2, which are likely to induce structural changes (i.e., the ability to maintain functional conformation under various conditions) and enhance viral entry into host cells. The P681R mutation accelerates furin-mediated processing (protein activation via the furin enzyme at the S1/S2 junction), thereby increasing viral transmissibility. These mutations are also associated with improved structural stability of the protein and a reduction in binding free energy (ΔG) by approximately −1.8 kcal/mol. Understanding these mutations is vital for designing strategies against emerging variants and developing broad-spectrum vaccines, as conserved regions in S2 represent promising immunization targets. Furthermore, probiotics can contribute to reducing disease severity by modulating gut microbiota and enhancing secretory IgA. Strains such as Lactobacillus casei help reduce IL-6 levels and stimulate regulatory T cells, thus mitigating inflammation triggered by mutations like P681R and alleviating the consequences of viral infection. پروتئین اسپایک,زیرواحد S2,جهش‌های ویروسی,سیستم ایمنی,بیوانفورماتیک,عفونت‌زایی,پروبیوتیک‌,سارس کووید ۲ Spike protein,S2 subunit,Viral mutations,Immunology system,Bioinformatics,Infectivity,Probiotic,SARS-COV-2 64 81 http://amfi.ir/browse.php?a_code=A-10-230-2&slc_lang=fa&sid=1 Meisam Akrami میثم اکرمی meisam.akrami@ymail.com 10031947532846001409 10031947532846001409 No Department of Biology, C.T.C, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Maryam Tajabadi ebrahimi مریم تاج ابادی ابراهیمی ebrahimi_mt@yahoo.com 10031947532846001410 10031947532846001410 No Department of Biology, C.T.C, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Khosrow Aghaipour Kolyani خسرو آقائی پور کلیانی khosrow_ak@yahoo.com 10031947532846001411 10031947532846001411 Yes 2. Department of Biotechnology, BeheshtAein Laboratory Complex, (MABA) No 193 Jalal Al Ahmad Avenue, Tehran, Iran3. Department of Genomics and Genetic Engineering, Razi Vaccine and Serum Research Institute (RVSRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran گروه بیوتکنولوژی، مجتمع آزمایشگاهی بهشت آئین (مابا)، تهران، ایران3- گروه ژنومیکس و مهندسی ژنتیک، موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی (RVSRI)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران Ashraf Mohammadi اشرف محمدی A.MOHAMMADI@rvsri.ac.ir 10031947532846001412 10031947532846001412 No 4- Department of Human Viral Vaccine, Razi Vaccine and Serum Research Institute (RVSRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran گروه واکسن ویروسی انسانی، موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی (RVSRI)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران Nakisa Zarrabi Ahrabi نکیسا ضرابی اهرابی na_zarrabi@yahoo.com 10031947532846001413 10031947532846001413 No Department of Biology, C.T.C, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران