Molekulare Simulationsstudie zum Verhalten von SARS-CoV-2 Viren in Aerosolen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans Hasse; Professor Dr.-Ing. Simon Stephan
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468594486

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Übertragung durch Aerosole ist der Hauptübertragungsweg des SARS-CoV-2-Virus. Das Verhalten des Virus in Aerosolen und an Tröpfchen Oberflächen ist daher von grundlegender Bedeutung. Auf der Oberfläche eines SARS-CoV-2 Virus befinden sich etwa 40 Spike-Proteine, die jeweils eine Länge von etwa 20 nm haben. Es handelt sich um glykosylierte Trimere, welche aufgrund ihrer Struktur besonders flexibel sind. Diese Spike-Proteine spielen eine zentrale Rolle bei dem Eindringen des Virus in menschliche Wirtszellen und stehen daher im Mittelpunkt der Impfstoff-Entwicklung. In diesem Projekt wurde das Verhalten der Spike-Proteine des SARS- CoV-2-Virus in Gegenwart einer Dampf-Flüssigkeits Grenzfläche durch Molekulardynamiksimulationen (MD) untersucht. Hierzu wurde das Verhalten des Spike-Proteins bei verschiedenen Abständen zu einer Dampf-Flüssigkeits Grenzfläche systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Spike-Protein des SARS-CoV-2-Virus eine starke Affinität zeigt, innerhalb der flüssigen Phase zu bleiben. Das Spike-Protein verbiegt sich, wenn sich eine Dampf-Flüssigkeits Grenzfläche dem Spike-Protein nähert. Dies hat wichtige Konsequenzen für das Verständnis des Verhaltens des Virus während des Austrocknens von Aerosol-Tröpfchen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Molecular Dynamics Simulation of Spike Proteins of the SARS-CoV-2 Virus, The 27th Thermodynamics Conference 2022, 07.-09.09.2022, Bath, UK (Poster)
  F. Fleckenstein, S. Stephan & H. Hasse
  
• Molecular Dynamics Simulation of Spike Proteins of the SARS-CoV-2 Virus, Thermodynamik-Kolloquium 2022, 26.-28.09.2022, Chemnitz
  F. Fleckenstein, S. Stephan & H. Hasse
  
• Molecular simulation of spike proteins of the SARS-CoV-2 virus at vapor-liquid interfaces, International Workshop on Molecular Modeling and Simulation, 02.-03.03.2023, Frankfurt am Main (Talk)
  F. Fleckenstein, S. Stephan & H. Hasse
  
• Elucidating the behavior of the SARS-CoV-2 virus surface at vapor–liquid interfaces using molecular dynamics simulation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(13).
  Fleckenstein, Florian; Stephan, Simon & Hasse, Hans