I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2021 ,   pp.   17 1 3 ~ 17 21   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 3 . pp 171 3 - 172 1             1713       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   B i n d i n g   s i t e   i d e n t i f i c a t i o n   o f   C OV I D - 1 9   m a i n   p r o t e a s e   3 D   st r u c t u r e   b y   h o m o l o g y   m o d e l i n g       M ar i o n   A d e b i yi ,   O l u d ayo   O.   O l u gb ar a   I C T   a nd  S o c i e t y   R e s e a r c G r o up,   S o ut h   A f r i c a   L uba W o r ks ho p,   D ur ba U n i v e r s i t y   of   T e c hno l o gy ,   D ur ba n,   S o ut h   A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e M a y   8 ,   2 020   R e v i s e A ug   2 1,   2020   A c c e pt e O c t   14 ,   2 020       T he   i nf l ux   o f   c o r o na v i r us   i n   201 ( C O V I D - 19)   ha s   r e c o r de m i l l i o ns   o f   i nf e c t i o c a s e s   w i t s e v e r a l   de a t hs   w o r l dw i d e .   T he r e   i s   no   e f f e c t i v e   t r e a t m e nt ,   but   r e c e nt   s t udi e s   ha v e   s ho w t h a t   i t s   e nz y m e s   m a y be   c o ns i de r e d   a s   po t e nt i a l   d r ug   t a r g e t .     T he   pu r po s e   o f   t h i s   w o r k   w a s   t o   i de n t i f y   t he   b i nd i ng   s i t e   i n - s i l i c o   a nd  pr e s e nt   t he   3D   s t r uc t u r e   o f   C O V I D - 19  m a i n - pr o t e a s e   ( M p r o )   by   ho m o l ogy   m o de l i ng   t hr o ug m ul t i pl e   a l i g nm e nt   f o l l o w e b y   o pt i m i z a t i o a nd  v a l i d a t i o n.   T he   m o de l i ng   w a s   do ne   by   S w i s s - M o de l   t e m p l a t e   l i b r a r y .   T he   o bt a i ne ho m o t r i m e r   o l i g o - s t a t e   m o de l   w a s   v e r i f i e f o r   r e l i a bi l i t y   us i ng   P R O C H E C K ,   V e r i f y 3D ,   M o l P r o bi t y   a nd  Q M E A N .   H H B l i t s   s o f t w a r e   w a s   u s e t o   de t e r m i n e   s t r uc t u r e s   t ha t   m a t c he t h e   t a r g e t   s e que nc e   by   e vo l ut i o n.   S t r uc t ur e   qua l i t y   v e r i f i c a t i o t hr o ug R a m a c ha n dr a p l o t   s ho w e a a bun da nc e   o f   99. 3%   o f   a m i no   a c i r e s i due s   i a l l o w e r e g i o ns   w hi l e   0 . 1 %   i di s a l l o w e r e g i o n.   T he   V e r i f y 3D   r a t e t h e   s t r uc t ur e   a   90. 87 %   P A S S   o f   r e s i d ue s   ha v i ng   a a v e r a g e   3D - 1D   s c o r e   o f   a t   l e a s t   0 . 2 ,   w hi c v a l i da t e s   a   g o o e nv i r o nm e nt   pr o f i l e   f o r   t he   M p r o   m o de l .   T he   f e a t ur e s   o f   t he   s e c o nda r y   s t r uc t ur e   i nd i c a t e t ha t   t he   s t r uc t u r e   c o nt a i n s   32 . 05 %   α - he l i a nd   37. 1 7%   r a ndo m   c o i l   w i t 2 5. 92  e xt e nd e s t r a nd .   T he   r e s u l t   o f   t hi s   s t u dy   s ug g e s t s   t ha t   b l o c ki ng   e xpr e s s i o o f   t hi s   pr o t e i n   m a y   c o ns t i t u t e   a e f f i c i e n t   a ppr o a c f o r   i nf e c t i o t r a n s m i s s i o n   bl o c ka g e .   Ke y w or ds :   3D   s t r uc t u r e   B i n di ng  s i t e   CO V ID - 19  p r o t e a s e     H o m o l o g y   m o de l   M a i p r o t e a s e     T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M a r i o A de b i y i   ICT   a n d   S o c i e t y   Re s e a r c h   G r o up ,   S o ut A f r i c a   L ub a W o r k s h o p   D ur b a U n i v e r s i t y   of   T e c h n o l o g y   P . O   B o 1334,   D u r b a 4000 ,   S o ut A f r i c a   E m a i l :   m a r i o n a @ dut . a c . z a         1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   s e ve r e   a c ut e   r e s pi r a t o r y   s y n dr o m e   c o r o n a v i r us   (S A R S - Co V - 2),   w h i c h   i s   o f t e n   c a l l e CO V ID - 19  i s   a   n o v e l   s t r a i n   o f   c o r o n a v i r us   t ha t   w a s   f i r s t   di s c o ve r e i n   l a t e   2019  a t   W u h a n   i n   C h i na   a s   c o n f i rm e b y   t h e   Chi n e s e   a ut h o r i t y   o n   7t h   J a nua r y   2020.   It   i s   r e s p o n s i b l e   fo r   a   v i r a l   o ut b r e a o r e s pi r a t o r y   i l l n e s s   kn o w n   a s   CO V ID - 19  a s   c hri s t e n e by   t h e   w o r l h e a l t h   o r ga ni z a t i o n   (W H O ).   T h e   v i r us   ha s   s pr e a r a p i dl y   t o   e ve r y   c o n t i n e n t   o f   t h e   w o r l a nd  a s   o f   14t A p r i l   20 20,   a b o ut   1, 918,   855  c a s e s   w i t h   11 9,   588   de a t h s   a c r o s s   185  na t i o n s   h a b e e n   c o n f i rm e gl o b a l l y   by   t h e   c e n t e r   f o r   s y s t e m s   s c i e n c e   a n e n gi n e e r i ng  (CS S E a t   J o hn s   H o pki n s   U n i v e r s i t y   (J H U [1].   T h e r e   i s   s t i l l   n e i t h e r   k n o w n   e f fe c t i ve   dr ug  n o r   v a c c i n e   i n   us e   o r   t a r ge t e t h e ra pi e s   fo r   i t s   c ur e   b e s i de s   pub l i c   h e a l t h   a n s o c i a l   m e a s ur e s   s uc h   a s   ob s e r v i n r e gu l a r   h y gi e n e ,   s oc i a l   di s t a n c i ng,   w e a r i n g   o f   m a s ks   a n d   a v o i di n l a r ge   c r o w t ha t   ha v e   b e e n   p r e s c r i b e t o   h o pe f ul l y   h a l t   i t s   pe r s i s t e n t   s p r e a d .   H ow e ve r ,   t h e r e   i s   t h e   n e e f o r   gr e a t e r   u n d e r s t a ndi n o f   i t s   o r i gi n ,   e pi de m i o l o g y ,   e vo l ut i o n ,   t r a n s m i s s i o n,   pa t h o ge n e s i s   a n di a g n o s i s .   T h e   di s c o ve r y   of   v a c c i n e s ,   a nt i v i r a l s ,   l a b o r a t o r y   b i o s a fe t y   a n d   i s s ue s   s uc h   a s   h o w   i m m u n e   e v a s i o n   o c c ur s   i i t s   h o s t s   c a nno t   b e   ov e r   e m p h a s i z e d.   T h e   t r a n s m i s s i o n   ra t e   o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   17 1 3   -   17 2 1   1714   t h e   v i r us   i s   i n   e xpo n e nt i a l   p r o po r t i o n   h o u r l y   w h i l e   de a t ra t e   i s   f i z z y   a n a l a r m i n g   [2] .   M o r e   t r a n s m i s s i o n s   a n s y m pt o m s   a r e   r e v e a l e da i l y   a s   t h e   v i r us   e vo l ve s   w i t h   de pt h   o f   un e xpl a i na b l e   m ut a t i o n .   R e s e a r c s c i e n t i s t s   ha v e   c l e a r l y   s i t ua t e t ha t   s uc c e s s f ul   di a g n o s i s ,   t r e a t m e nt   a nd  p r e v e n t i o n   o f   CO V ID - 19  a r e   h i g hl y   de pe n de nt   o n   a   de e u n de r s t a n d i n o f   t h e   r o l e   o f   c o m pl e s t ruc t ur e s   o f   gl y c o s y l a t i o n   [3] .   M o r e o ve r ,   i s o l a t i o n   of   pr o t e a s e   b i n di ng  s i t e   i n   t h i s   v i r o i c a n   b e   t h e   b r e a ki n po i n t   f o r   unde r s t a n d i n a nd  b l o c ki n m ut a t i o n s   r e s po n s i b l e   fo r   f a s t   a nd  e a s y   t r a n s m i s s i o n   o f   t h e   i m m u n i t y   of   h o s t s .   A   b i n d i n s i t e   i s   a   r e gi o n   o n   a   p r o t e i n,   de o x y r i bo n uc l e i c   a c i (D N A o r   r i b o n uc l e i c   a c i (R N A t o   w h i c h   o t h e r   s pe c i f i c   m o l e c ul e s   a n i o n s   b i nd  a n d   i t   e xhi b i t s   c h e m i c a l   s pe c i f i c i t y   a n a f f i ni t y .   S pe c i f i c i t y   i s   a   m e a s u r e   of   t h e   t y pe s   of   l i ga n t h a t   w i l l   b i n d   w h i l e   a f f i ni t y   i s   a   m e a s u r e   o f   t h e   s t r e n gt o f   a   c h e m i c a l   b on d   [4] .   H e n c e ,   a u nde r s t a n d i n g   o f   t h e   c o m pl e s t ruc t u r e s   of   CO V ID - 19  e n z y m e s ,   pr o t e a s e s   a n e x h u m i n t h e i r   a c t i v e   s i t e   c a n   gi v e   a   us e f ul   i n s i g h t   t o   t h e   m e c h a ni s m s   de pl oy e fo r   b r i s k   c r o s s - s pe c i e s ,   h o s t - to - h o s t   t ra n s m i s s i o a n d   m o r e   i n t e r e s t i ngl y   a unde r s t a n d i n o f   t h e   c ov e r a ge   a r e a   o f   a m i n o   a c i ds   i n v o l v e d   i n   c a v i t y   b ui l di n g .   T hi s   w o ul h e l t o   e s t a b l i s h   t h e   a c t i v e   s i t e s   o f   s uc h   p r o t e i n s   t ha t   m a y   a s s i s t   i n   s pe e dy   v a c c i n e   d i s c ov e r y   a n d rug  de v e l o pm e n t .     T h e   o n l y   pub l i c   do m a i n   o f   e xpe r i m e nt a l l y   ge n e r a t e a t o m   f i l e   f r o m   t h i s   s pe c i f i c   c o r o n a v i r us   a t   pr e s e nt   i s   t h e   CO V ID - 19  c o r o n a v i r us   3 CL   h y dr o l a s e   (M p r o ),   w hi c h   i s   a l s o   kn o w n   a s   CO V ID - 19  m a i n   pr o t e a s e   (M pr o w i t h   e v i de n c e   o e xpe r i m e nt a l   a n a l y s i s   [ 5].   T h e   f i r s t   3D   s t r uc t u r e s   w e r e   a n   o ut c o m e   of  c o r o n a v i rus   r e l a t e o ut b r e a o 2003  t ha t   ha s   c ul m i na t e d   i nt o   t h e   e xi s t e n c e   of   ov e r   200  S A R S   pr o t e i da t a b a s e   (P D B e xpe r i m e n t a l   s t r uc t u r e s   [6] .   T h e s e   r e l a t e d   p r o t e i n s   m a ke   c o n s e r v a t i o n   o f   v i t a l   s t ruc t u r a l   i n f o r m a t i o n   t ha t   m a y   f ur t h e r   t h e   u n de r s t a ndi n o f   t h e   c urre n t   s t ra i n   o f   c o r o n a v i rus .   T hi s   m a y   l e a t o   n e w   t r e a t m e nt ,   di s c o v e r y   of  v a c c i n e s   a n d r ug  de v e l o pm e n t   t ha t   c o ul f a c i l i t a t e   t h e   c o n t a i nm e n t   o t h e   v i r us   o ut b r e a k.   H ow e v e r ,   c o r o n a v i r us   3CL   h y dr o l a s e   (M pr o e n z y m e   i s   e s s e n t i a l   f o r   pr o t e o l y t i c   m a t ura t i o n   o t h e   v i r us .   I n v e s t i ga t i n t h i s   p r o t e i m a y   e xp o s e   a   p r o m i s i n g   t a r ge t   f o r   s m a l l   m o l e c ul e   d r ug  d i s c ov e r y   t h a t   i s   c a pa b l e   of  i nh i b i t i n c l e a v a ge   of   t h e   v i r a l   po l y pr o t e i a n p r e v e n t   t h e   s pr e a o i t s   i n f e c t i o n   [7].   E v o l ut i o n a ri l y ,   f e a t ur e s   o f   t h e   e n z y m e s   a r e   p r e s e r v e [8 - 10],   a nd  a   c o m p r e h e n s i v e   a n a l y s i s   of   s uc h   f e a t ur e s   c a n   h e l ga i n   a   de e pe r   un de r s t a n di ng  o t h e   pr o t e i n   f un c t i o ns   a n i t s   r o l e s .   T h e   a na l y s i s   of   un k n o w n   a t o m i c   r e s o l ut i o m o de l   o f   S A R S - C o V - v i r a l   p r o t e i (t a r ge t   p r o t e i n f r o m   i t s   a m i n o   a c i d   s e que n c e   a n d   3D   s t ruc t u r e   o f   a   r e l a t e h o m o l o go us   pr o t e i n   (t e m pl a t e   p r o t e i n)  a r e   p r e s e n t e d.   A   c o m pa ra t i v e   m o de l   i s   h i g hl y   de pe n de nt   o n   i de n t i fy i n a t   l e a s t   o n e   k n o w n   pr o t e i n   s t r uc t ur e   t ha t   m a y   r e s e m b l e   t h e   s t r uc t u r e   o a   que r y   s e que n c e   (t a r ge t   p r o t e i n ) ,   w h i c h   w i l l   t h e n   p r o duc e   a n   a l i g nm e n t   t ha t   m a ps   t h e   r e s i due s   i n   t h e   que r y   s e qu e n c e   t o   r e s i due s   i t h e   t e m pl a t e   s e que n c e .   R e s e a r c h   h a s   s h o w n   t h a t   t hr e e   di m e n s i o na l   (3D p r o t e i s t r uc t u r e   i s   m o r e   c o n s e r v e t h a n   p r o t e i n   s e que n c e s   by   e vo l ut i o n   a m o n h o m o l o gue s .   H ow e ve r ,   s e que n c e s   be l ow   t h e   ra n ge   o f   20%  s e que n c e   i de n t i t y   us ua l l y   po s s e s s   s t r uc t u r e s   t h a t   a r e   hi g h l y   di f fe r e nt   [1 1].   H o m o l o go us   pr o t e i n s   t h a t   o c c ur   n a t u ra l l y   c o n t a i s i m i l a r   s t ruc t u r e s   j us t   a s   r e l a t e pr o t e i n s   c o n t a i s i m i l a r   s e que n c e s   [8].   S i n c e   3D   s t ruc t u r e s   o f   pr o t e i n s   i a   f a m i l y   a r e   j e a l o us l y   pr e s e r v e t ha t h e i s e que n c e s   [9],   p r o t e i n   s t r uc t u r e s   a r e   m o r e   c o n s e r v e t h a n   D N A   s e que n c e s .   D e t e c t a b l e   l e v e l s   of   s e que n c e   s i m i l a r i t y   us ua l l y   i m pl y   s i gni f i c a nt   s t r uc t u ra l   s i m i l a ri t y   [10].   S e que n c e   a l i g n m e n t   a nd  t e m pl a t e   s t ruc t u r e   a re   t h e de pl oy e t o   pr o duc e   a   s t r uc t u ra l   m o de l   o t h e   t a r ge t .   T h e   f i r s t   i m po rt a nt   c o nt r i b ut i o n   o f   t hi s   s t udy   t o   t h e   e xi s t i ng   l i t e ra t u r e   i s   t h e   n o v e l   i de n t i f i c a t i o of  t h e   b i ndi n g   s i t e   o f   CO V ID - 19  m a i n   p r o t e a s e   a nd  s u r f a c e   c a v i t y   of   b i n di n g   po c ke t   of   t h e   v i r us   us i n g   v a ri o us   s i m ul a t i o n   a n a n a l y s i s   m e t h o ds   i n   t h e   f i e l o f   b i o i n fo rm a t i c s   f o r   po s s i b l e   t a rge t   di s c o ve r y .   T h e   o t h e r   e s s e n t i a l   c o n t ri b ut i o i s   t h e   p r e s e n t a t i o n   o f   3D   s t r uc t u r e   o f   CO V ID - 19  m a i p r o t e a s e .   S i n c e   t h e   i n f l ux  o f   t h e   v i r us ,   m a n y   s t udi e s   ha v e   b e e n   c a rr y o ut   i n   d i f f e r e n t   do m a i ns ,   b ut   a   l o t   i s   n o t   k n o w n   a b o ut   i t s   p r o t e a s e   y e t ,   w h i c p r e s e n t s   a a ppa r e nt   c h a s m   i t h e   l i t e ra t u r e   t ha t   t hi s   s t udy   i s   m a k i n g   a   di s t i n c t i v e   c o n t r i b ut i o n.         2.   M A TER I A LS   A N D   M E TH O D S   M a t e r i a l s   f o r   t hi s   s t udy   i n c l ude   U n i p r o t   da t a b a s e ,   S w i s s - M o de l   t e m pl a t e   l i b ra r y ,   b a s i c   l o c a l   a l i g n m e n t   s e a r c t o o l   (B L A S T ),   H H B l i t s   a n d   p r o t e i n   da t a b a s e   (P D B ),   w h i c w e r e   us e t o   b ui l M p r t e r t i a r y   s t ruc t u r e .   P r o M o d3  3. 0 . p r o gra m   o n   S w i s s - M o de l   w o r ks pa c e ,   M o l P r o b i t y   pr o gra m ,   P R O CH E CK   t o o l ,   R a m a c ha n d ra n   p l o t ,   V e r i fy 3D ,   a n Q M E A N   w e r e   e xpl o i t e fo r   v a l i d a t i ng  t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   CO V ID - 19  s t r uc t u r a l   m o de l .     A   s e l f - o pt i m i z e p r e di c t i o n   m e t h o w i t h   a l i g nm e nt   (S O P M A w a s   a ppl i e t o   c o m put e   t h e   fe a t u r e s   of   t h e   s e c o n da r y   s t r uc t u r e   w h i l e   D e e pS i t e   a l go ri t hm   w a s   us e t o   e l uc i da t e   t h e   b i n di n s i t e   a r e a .   I n - s i l i c o   pr o c e dur e   f o r   3D - m o de l   ge n e ra t i o n   b e ga n   w i t h   do w n l o a di ng  M pr o   (t a rge t s e que n c e   f r o m   U n i pr o t   d a t a b a s e   w i t h   ID   P 1 5423 .   T h i s   w a s   f o l l ow e by   s e l e c t i o n   o f   t e m pl a t e ,   e xt ra c t i o o f   t e m pl a t e   s t r uc t u r e   o n   P D da t a b a s e   a nd  e nt r y   ID   6u7h. 1. A   w a s   c o m pl e t e i n   a   t e m p l a t e   a l i g n m e n t   w i t h   t a r ge t   s e que n c e .   M o de l   b ui l di n g   i n v o l v i n a   t e rt i a r y   s t r uc t u r e ,   o pt i m i z a t i o a n d   v a l i d a t i o n   o t h e   ge n e r a t e s t r uc t u r e   w a s   i m pl e m e n t e d   i n   t h e   h o m o l o g y   m o de l i n p r o c e dur e .   T h e   P D B   f i l e   of   t a r ge t   p r o t e i n   CO V ID - 19  M p r o   w a s   do w n l o a de [5].   T h e   v i s ua l   m o l e c ul a r   dy n a m i c s   (V D M v i s ua l i z a t i o n   p r o g r a m   w a s   us e t o   v i e w   t h e   s e c o n da r y   f e a t ur e s   o f   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       B i nd i ng   Si t e   i d e nt i f i c a t i o o f   CO V ID - 19  m a i pr ot e as e   3D   s t r uc t ur e   b y   h om ol og y   ( Mar i o A de bi y i )   1715   pr o t e i n   [12] .   F A S T A   fo r m a t   o f   t h e   M pr o   s e que n c e   w i t h   a c c e s s i o n   ID   P 15423  w a s   e xh um e f r o m   t h e   f a m o us   U N I v e r s a l   P R O T e i n   (U n i P r o t da t a b a s e   [13,   14] .   T h e   S w i s s - M o de l   t e m pl a t e   l i b ra r y   (S M T L v e r s i o n   2020 - 03 - 25  w i t h   P D B   r e l e a s e   2020 - 03 - 20  [1 5]  w a s   e xt e n s i v e l y   s c r e e n e us i ng  t h e   B L A S T   s e r v e r   f o r   r e l a t e s t ruc t u r e s   t h a t   m a t c h e t h e   t a rge t   s e que n c e .   T h e   P r o M o d3  3. 0 . p r o g ra m   [16]  w a s   us e t o   m o de l   t h e   CO V ID - 19  M pr o   a s   a   P D B   f i l e   de s c r i b e i n   h o m o l o g y   m o d e l i n m e t h o ds .   T h e   S w i s s - M o de l   w o r ks pa c e   [17 - 20]  p r o duc e t h e   3D - s t r uc t u r e   o f   t h e   t a r ge t   p r o t e i n .   T h e   M o l P r o b i t y   pr o gr a m   [ 21]  w a s   us e t o   e v a l ua t e   t h e   r e l i a b i l i t y   of   3D   a t o m i c   m o de l s   o f   CO V ID - 19  M pr o .   T h e   pr o g r a m   c h e c ks   fo r   v a l i d i t y   of   a l l   e xpe r i m e nt a l   m e a s u r e m e n t s   o f   t h e   m o l e c ul a r   a t o m s ,   c o n s i s t e n c y   of   t h e   a t o m i c   m o de l   w h e n   c o m pa r e t o   t h e   e xpe ri m e n t a l   d a t a   a n c o n s i s t e n c y   of   t h e   m o de l   w i t kn o w n   p h y s i c a l   a n c h e m i c a l   p r o pe rt i e s .   P R O CH E CK   [22]  w a s   de pl oy e t o   ve r i fy   t h e   s t e r i o c h e m i c a l   qu a l i t y   of   t h e   m o de l s   a n s e l e c t e t h e   b e s t   m o de l .   T h e   v e r i fy 3D   s t r uc t u r e   e v a l ua t i o n   s e r v e r   [ 23 ,   24]  a n Q M E A N   [25,   26]  w e r e   e m pl o y e fo r   3D   p r o f i l i n o f   t h e   r e s i due .   S O P M A   [ 27 ,   28]  w a s   us e t o   a na l y z e   t h e   s e c o n da r y   s t ruc t u r e   e v o l ut i o n .   T h e   i de n t i f i c a t i o n   o f   a c t i ve   s i t e   w a s   a c c o m pl i s h e us i n t h e   D e e pS i t e ,   w h i c h   i s   a   s t a t e - of - t h e - a rt   m a c hi n e   l e a rn i ng  a l go r i t hm   b a s e o n   de e c on v o l ut i o n   n e u ra l   n e t w o r m e t h o t h a t   us e s   a   vo l um e t r i c   o v e r l a p   a nd  a   d i s t a n c e   a pp r o a c h   f o r   de t e rm i ni n g   t h e   l i g a n d   b i ndi n g   s i t e   i a   p r o t e i [29] .         3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N     T h e   s t r uc t u r e   o f   CO V ID - 19  M pr o   w a s   c o n s t r uc t e w i t h   t h e   t e m pl a t e   s e que n c e   of   c h a i n   A   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h e   s e l e c t e t e m pl a t e   i s   a n   e xpe ri m e nt a l l y   g e n e ra t e e l e c t r o n   m i c r o s c o p y   s t r uc t u r e   of   s pi ke   gl y c o pr o t e i H Co V - 229E   (P D B   ID :   6u7 h. 1 . A [30 - 32] .             F i gu r e   1 .   CO V ID - 19  M p r o   a m i n o   a c i d   s e que n c e   (t a r ge t   s e que n c e )       T h e   h o m o l o g y   m o de l i n o f   3D   s t r uc t u r e   of   CO V ID - 19  M pr o   w a s   c o m pl e t e a s   s h o w n   i n   F i gu r e   w i t h   P D B   t e m pl a t e   a n U n i p r o t   t a r ge t   s e que n c e .   T h e   s t ruc t ur e   i s   b a s e o n   l i n e a r   c o m b i na t i o n   o f   t h e   t a r ge t   t e m pl a t e   a l i g nm e n t   c ov e r a ge   o f   99. 10%  s e que n c e   i de n t i t y ,   0. 9 c o v e r a ge   w i t h o m o t ri m e r   o l i go - s t a t e   3. 1A   r e s o l ut i o a nd  s e que n c e   s i m i l a ri t y   o f   0. 60.     T h e   po s i t i o n   s pe c i f i c   i t e ra t e (ps i a g a i n s t   pa t t e rn   h e a t   i n i t i a t e (p h i di s t ri b ut i o n   v a l ue s   of   n o n - gl y c i n e   a nd  n o n - p r o l i n e   r e s i due s   o R a m a c ha n d ra n   p l o t   [33 a r e   s h o w n   i F i gu r e   3   a nd  T a b l e   1.   D u r i ng  t h e   B L A S T   s e a r c h ,   o n e   h u nd r e a n s e v e n t e e n   ( 117)  t e m pl a t e   m a t c h e s   w e r e   e s t a b l i s h e d.   T h e   qua l i t y   fe a t ur e   o f   a   t e m pl a t e   w a s   pr e di c t e fo r   t h e   t e m p l a t e s   i de n t i f i e by   B L A S T   a s   ob t a i n e f r o m   t h e   t a rge t   t e m pl a t e   a l i g n m e n t .   T h e   t e m pl a t e   w i t h   t h e   hi g h e s t   qua l i t y   f e a t ur e   o f   H C o V - 229E   b e l o n gi n t o   t h e   h u m a c o r o n a v i r us   S - pr o t e i n   f a m i l y   w a s   s e l e c t e fo r   m o de l   b ui l di n g .   T h i s   f a m i l y   i s   kn o w n   t o   m e di a t e   r e c e pt o r   b i n di ng,   f us i o n   of   v i r a l   a n d   h o s t   c e l l   m e m b r a n e ,   b ut   m a i nt a i n i ng  t h e   f u n c t i o n s   o f   t h e   S - p r o t e i n   i s   y e t   un di s c o ve r e [30] .   T h e   a v a i l a b i l i t y   of   229E   S - p r o t e i n   e l e c t r o c r y o m y c r o s c o p y   s t ruc t ur e   o f   i n - s i l i c o   3D   s t r uc t u r e   p r e di c t i o n   m a y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   17 1 3   -   17 2 1   1716   pr o v i de   a   b r o a de r   i n t u i t i o n   i n t o   i m m u n e   e v a s i o n ,   c r o s s - s pe c i e s   a nd  h o s t - to - h o s t   t ra n s m i s s i o n   o f   C O V ID - 19.   T h e   R a m a c ha n d ra n   pl o t   of   t h e   m o de l   de pi c t s   90. 3%  a m i n o   a c i de pos i t   i n   t h e   f a vo r a b l e   r e gi o n   a nd  0. 1%   a m i n o   a c i de po s i t   i n   t h e   di s a l l o w e r e gi o w i t h   a   t o t a l   r e s i due   de po s i t   o f   99. 9%  i f a v o r e a n a l l o w e d   r e gi o n s .   H ow e v e r ,   c l a s s i f i c a t i o n   o f   r e s i d ue s   i s   b a s e o n   qua d r a ngul a r   r e gi o n s   i n   t h e   R a m a c ha n d ra n   pl o t   a n a l y s i s .   T h e   r e a r e a   i n   t h e   g ra p h   i ndi c a t e s   t h e   m o s t   a l l o w e r e gi o n s   w h i l e   y e l l ow   r e gi o n   s h o w s   t h e   a l l o w e d   r e gi o n s .   T h e   t ri a ngul a r   s i g n s   r e p r e s e n t   g l y c i n e   w h i l e   s qua r e s   r e p r e s e n t   o t h e r   r e s i due a s   s h o w n   i n   F i gu r e   a n T a b l e   1.   P R O C H E CK   a n a l y s i s   pr ov i de s   a n   e v i de n c e   t ha t   a l l   r e s i due s   f e l l   w i t h i n   t h e   e xpe c t e l i m i t s   o t h e   R a m a c ha n d ra n   pl o t   a n d   i s   a pp ra i s e a   go o m o de l .                         F i gu r e   2 .   T h e   3D   m o de l   o f   CO V ID - 19  M pr o   by   c o m pa ra t i v e   m o de l i n g   F i gu r e   3 .   R a m a c h a nd r a pl o t   o f   CO V ID - 19  M p r o       T h e   V e r i fy 3D   a s c e r t a i n s   w h e t h e r   t h e   3D   a t o m i c   m o de l   i s   c o m pa t i b l e   w i t h   i t s   ow n   a m i n o   a c i s e que n c e   (1D by   a s s i gn i n g   a   s t r uc t u ra l   c l a s s   b a s e o n   i t s   l o c a t i o n   a n d   e n v i r o nm e n t   ( a l p h a ,   b e t a ,   l o o p,   po l a r ,   n o n po l a r a nd  c o m pa r i n t h e   r e s ul t s   t o   go o s t r uc t u r e s .   F i gu r e   v e r i f i e s   t h e   c o m pa t i b i l i t y   l e v e l   of   t h e   CO V ID - 19  m o de l   [26 34].   T h e   V e ri fy 3D   gr a p h   s h o w n   i n   F i gu r e   ra t e t h e   m o de l   a   P A S S   g r a de   c o r r e s po n di ng  t o   t h e   a c c e pt a b l e   e n v i r o nm e n t   o f   t h e   m o de l .   M o r e ov e r ,   a   ra t i ng  o f   t h e   m o de l   w i t h   90 . 87 o f   a   r e s i due   a b ov e   t h e   r e qui r e a v e ra ge   w a s   o b t a i n e d ,   m e a n i n g   t ha t   a t   l e a s t   80%   o f   t h e   a m i n o   a c i ds   h a v e   s c o r e a t   l e a s t   0 . 2   i t h e   3D / 1D   p r o f i l e   [35] .         T a b l e   1 .   R a m a c h a n d ra   pl o t   s t a t i s t i c s   o f   CO V ID - 19  M p r o   S t a t i s t i c s   Re s i d u e   N u m b e r   P e r c e n t a g e   (% )   Re s i d u e s   i n   t h e   m o s t   f a v o r e d   r e g i o n s   [ A ,   B,   L ]   2411   9 0 . 3   Re s i d u e s   i n   t h e   a d d i t i o n a l   a l l o w e d   re g i o n s   [a ,   b ,   l ,   p ]   237   8 . 9   Re s i d u e s   i n   t h e   g e n e r o u s l y   a l l o w e d   r e g i o n s   [ - a ,   - b ,   - l ,   - p]   20   0 . 7   Re s i d u e s   i n   t h e   d i s a l l o w e d   r e g i o n s   2   0 . 1   N u m b e r   o n o n - g l y c i n e   a n d   n o n - p r o l i n e   re s i d u e s   2670   1 0 0 . 0   N u m b e r   o e n d - r e s i d u e s   ( e x c l .   G l y   a n d   P r o )   6   -   N u m b e r   o g l y c i n e   r e s i d u e s   ( s h o w n   i n   t ri a n g l e s )   216   -   N u m b e r   o p r o l i n e   r e s i d u e s   99   -   T o t a l   n u m b e r   o r e s i d u e s   2991   -       T h e   gl o b a l   m o de l   qua l i t y   e s t i m a t e   (G M Q E o t h e   t a r ge t   s e que n c e   m o de l   w a s   e v a l ua t e us i n t h e   Q M E A N b a s e o n   f o ur   s t r uc t u ra l   de s c r i p t o r s   a n d   r e s ul t s   a re   pr e s e nt e i F i g u r e   a n d   T a b l e   2.   T h e   G M Q E   m e t r i c   c o n s i de r s   r e l i a b i l i t y   s c o r e s   ra n gi ng  f r o m   0   t o   f o r   t h e   p r e di c t e m o de l   [25]  w i t h   CO V ID - 19  M p r o   m o de l   r e c o r di n a   r a w   s c o r e   o 0. 80.   G o o d   m o de l s   a r e   us u a l l y   s i t ua t e w i t h i n   t h e   da r z o n e .   T h e   Q M E A N   s c o r i n f u n c t i o n   e s t i m a t e s   t h e   G M Q E   o t h e   m o de l   o n   t h e   b a s i s   of   a   l i n e a r   c o m b i na t i o n   o f   fo ur   s t r uc t u ra l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       B i nd i ng   Si t e   i d e nt i f i c a t i o o f   CO V ID - 19  m a i pr ot e as e   3D   s t r uc t ur e   b y   h om ol og y   ( Mar i o A de bi y i )   1717   de s c r i pt o r s ,   w h i c h   a r e   t h e   s t a t i s t i c a l   po t e n t i a l s   o f   t h e   m e a fo r c e .   T h e   m o de l   i s   a f f i r m e t o   b e   of   a   h i g h e r   qua l i t y   be c a us e   t h e   Z - s c o r e s   of     i n t e r a c t i o n   e n e rgy ,   a l l   a t o m   pa i r w i s e   e n e rgy ,   s o l v a t i o n   a n t o r s i o n   a r e   - 0. 65  - 0 . 84 ,   - 0 . 90  a n - 0 . 57  r e s pe c t i v e l y   a s   s h ow n   i n   F i gu r e   a nd  T a b l e   2.   T h e   p r e di c t e g l o b a l   m o de l   r e l i a b i l i t y   i s   r a ngi n g   f r o m   t o   [3 4].   T h e   CO V ID - 19   M p r o   ha s   a   po s s i b i l i t y   of   be i n a   b e t t e r   m o de l   w i t h   t h e   gl o b a l   G M Q E   s c o r e   o f   0. 80 .             F i gu r e   4 .   V e r i fy 3D   gra p o f   CO V ID - 19  M p r o   m o de l       T h e   l o c a l   ge o m e t r y   i s   a na l y z e by   a   t o r s i o n   a n g l e   po t e n t i a l   o v e r   t hr e e   c o n s e c ut i v e   a m i n o   a c i ds .   T w di s t a n c e - de pe n de n t   i nt e ra c t i o n   po t e nt i a l s   b a s e o n     a t o m s   a nd  a l l   a t o m s   a r e   us e r e s pe c t i v e l y   t o   a s s e s s   l o n g - ra n ge   i nt e r a c t i o n s   [3 4].   A   s o l v a t i o n   po t e nt i a l   d e s c r i b e s   t h e   b u r i a l   s t a t us   o f   t h e   r e s i d ue s .   C h e n g   e t   a l .   [ 36]  r e po rt e t w o   t e r m s   r e f l e c t i n g   t h e   a g r e e m e nt   b e t w e e n   t h e   p r e di c t e a n c a l c ul a t e s e c o n da r y   s t r uc t u r e   a nd  s o l ve n t   a c c e s s i b i l i t y   [37].   T h e   Q M E A N   Z - s c o r e   m e a s ur e s   t h e   f e a t ur e s   of   t h e   de gr e e   of  n a t i v e n e s s   ob s e r v e d   i n   a   s t r uc t u ra l   m o de l   a nd  s h o w s   t h e   m o de l   i s   c o m pa r a b l e   t o   e xi s t i n e xpe r i m e n t a l   s t r uc t u r e s   [25] .   T h e   a v e r a ge   Z - s c o r e   fo r   CO V ID - 19  M pr o   3D - m o de l   i s   - 1. 01  a c c o r di n t o   t h e   a n a l y s i s   a s   s h ow n   i n   T a b l e   a nd  F i gu r e   6 .             F i gu r e   5 .   G l o b a l   m o d e l   qu a l i t y   e s t i m a t e   g r a p (w i t G M Q E = 0. 8 0)       T a b l e   2 .   G l o b a l   q ua l i t y   e s t i m a t e   (Z - s c o r e o f   CO V ID - 19  M p r o   S c o ri n g   f u n c t i o n   t e rm s   Z - s c o r e   Q M E A N   s c o r e   - 1 . 0 1     i n t e ra c t i o n   e n e rg y   - 0 . 6 5   A l l - a t o m   p a i r w i s e   e n e r g y   - 0 . 8 4   S o l v a t i o n   e n e r g y   - 0 . 9 0   T o rs i o n   a n g l e   e n e r g y   - 0 . 5 7     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   17 1 3   -   17 2 1   1718   F i gu r e   p r e s e n t s   t h e   r e s ul t   o f   t h e   a v e r a ge   Z - s c o r e   a n t h e   p o s i t i o n   o f   o ur   ge n e r a t e t a rge t   m o de l   i s   i n di c a t e by   t h e   r e s t a r,   w h i c h   i s   c o n s i de r e a   go o m o de l   b e c a us e   t h a t   po s i t i o n   f a l l s   w i t hi n   t h e   d a r z o n e   r e gi o n   w i t h   Z - s c o r e   l e s s   t ha n   1 .   Co n s e n s us   p r e di c t i o n   f r o m   a na l y s i s   of   m ul t i pl e   a l i g nm e n t s   o f   s e c o n da r y   s t ruc t u r e s   i s   n e e de t o   d e t e r m i n e   i f   s uc h   a m i n o   a c i l i e s   w i t h i n   a   h e l i s t ra n o r   c o i l .   S t r uc t u ra l   f e a t u r e s   pr e di c t e by   i m p r o v e m e n t   i n   p r o t e i n   s e c o n da r y   s t r uc t u r a l   ba s e o n   S O P M A   [ 28,   38 - 40]  a r e   r e p r e s e n t e i T a b l e   3.   T h e   e nz y m e   w a s   m o de l e w i t h   t h e   s t a n d a r c o n v e nt i o n s   o f   t h e   t o o l   w i t h   a n   e v i de n c e   t h a t   α - h e l i x,   β - s h e e t s   a n l o o ps   a r e   c o m po n e n t s   o f   e n z y m e .   T h e   h o m o l o g y   m o de l i ng  a l go ri t hm   h a s   p r o v e t o   b e   a   v i go r o u s   b i o i n f o r m a t i c s   m o de l i n t o o l .   T h e   α - h e l i do m i n a t e 32. 05%  a m o n gs t   t h e   s e c o n da r y   s t r uc t u r e   e l e m e nt s   qua n t i f i e d,   f o l l ow e r a n do m   c o i l s   o f   37. 17%   w h i l e   β - s h e e t s   (t u rn s do m i n a t e 4 . 86%   o f   t h e   s e c o n da r y   e l e m e n t   qu a n t i f i c a t i o a s   r e p r e s e n t e o n   T a b l e   3 .             F i gu r e   6 .   A b s o l ut e   qua l i t y   e s t i m a t i o n   g ra p f o r   CO V ID - 1 M pr o   m o de l       T a b l e   3 .   Co m pu t e s e c o n da r y   s t r uc t u r e   e l e m e nt s   o f   CO V ID - 19  M p r o   S e c o n d a r y   s t ru c t u r e   E l e m e n t   q u a n t i t y   P e r c e n t a g e   (% )   A l p h a   h e l i x   376   3 2 . 0 5   3 1 0   h e l i x   0   0 . 0 0   P i   h e l i x   0   0 . 0 0   Be t a   h e l i x   0   0 . 0 0   E x t e n d e d   s t ra n d   304   2 5 . 9 2   Be t a   t u rn   57   4 . 8 6   Be n d   r e g i o n   0   0 . 0 0   Ra n d o m   c o i l   436   3 7 . 1 7   A m b i g u o u s   s t a t e   0   0 . 0 0   O t h e r   s t a t e s   0   0 . 0 0       P r o M o d - 3. 0. s e r v e r   m o de l s   t h e   c oo r di na t e s   o f   e n z y m e .   T h e s e   a r e   c o n s e r v e a r e a s   b e t w e e n   t h e   t a r ge t   a n t h e   t e m p l a t e ,   w h i c h   a r e   t h e n   c o pi e f r o m   t h e   t e m pl a t e   t o   t h e   m o de l .   F r a g m e n t   l i b ra r y   w a s   us e i m o de l i ng  i n s e r t i o n   a n de l e t i o n   o pe ra t i o n s .   F u r t h e rm o r e ,   s i de   c h a i n s   a r e   r e b ui l t   w h i l e   f o r c e   f i e l i s   us e i n   r e gul a r i z i ng  t h e   ge o m e t r y   of   t h e   b ui l t   m o de l   [16].   D e f a ul t   pa r a m e t e r s   us e i n   t h i s   p r e di c t i o n   a r e   w i n do w   w i dt o f   17,   s i m i l a ri t y   t hr e s h o l d   o f   a n d   n u m b e r   o f   s t a t e   i s   (F i gu r e   7) .     T h i s   s t udy   r e po r t s   a   s ui t a b l e   b i n di n s i t e   o t h e   e xpe r i m e nt a l   p r o t e i n   a l o n w i t h   t h e   c e n t r o i a n d   pr e di c t s   t h e   b i n d i n po c ke t   i n v o l ve i n   t h e   a c t i v e   s i t e   fo r m a t i o n   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   [2 9].   T h e   h i g h e s t   pe r c e n t a ge   c o m m a nde by   t h e   c o i l e r e gi o n s   i s   i nt e r p r e t e t o   be   t h e   hi g h   l e v e l   of   c o n s e r v a t i o n   a n s t a b i l i t y   of   t h e   m o de l e s t r uc t u r e   [41].   T h e   3D   i m a ge   i s   d i s t i ngui s h e d   by   i t s   gri o f   ×   ×   Å b uff e r   t o   a c c o un t   f o r   po c ke t s   l oc a t e t o   t h e   p r o t e i n   e dge s   s i z e d   v o xe l s .   T hi s   i s   a   c o l l e c t i o n   o f   a t o m i c - b a s e ph a rm a c o ph o r i c   e f f e c t s   de f i n e fo r   e a c h   v o xe l   a n a   v o xe l   t e n a n c y   i s   de p e n de nt   o n   t h e   a t o m s   i n   t h e   p r o t e i n,   t h e i r   v o l um e   a n s e v e n   o t h e a t o m   p r o pe rt i e s   k n o w n   a s   c ha nn e l s .   T h e   D e e pS i t e   s e r v e r   c a l c ul a t e t h e   o c c upa n c y   fo r   e a c p r o pe r t y   of  e a c h   v o x e l   of  t h e   3D   i m a ge   o CO V ID - 19  M pr o   s ub m i t t e a s   t h e   m a x i m u m   c o n t r i b ut i o n   o a l l   a t o m s   b e l o n gi n t o   t ha t   c ha nn e l   a t   i t s   c e n t e r.   T h e   a c t i v e   s i t e   p o s i t i o n   o t h e   b ui l di n p r o t e i n   l i e s   w i t h i n   t h e   fo l l ow i n s c o r e s   a nd  c e n t r o i ds :   0 , 0 . 99945 527315 13977  [ 1 71. -   14 3. -   1 33. 6],   1 , 0 . 99721 7416 7 633057 ,   [197. -   163 . -   171. 6 a n 2, 0 . 99 862051 010131 84,   [14 7. -   181. -   179. 6] .   T hi s   l o c a t i o n   i s   t h e   go l c o l o r e d   a r e a   de p i c t e i F i gu r e   8.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       B i nd i ng   Si t e   i d e nt i f i c a t i o o f   CO V ID - 19  m a i pr ot e as e   3D   s t r uc t ur e   b y   h om ol og y   ( Mar i o A de bi y i )   1719       F i gu r e   7 .   S e c o n da r y   s t r uc t u r e   e l e m e nt   di s t ri b ut i o o f   CO V ID - 19  M p r o           F i gu r e   8 .   C a v i t y   pr e di c t i o n s   by   D e e pS i t e   r e p r e s e n t e d   by   t h e   go l d - c o l o r e v o l um e       T h e   D e e pS i t e   t a ke s   a s   i nput   t h e   a t o m i c   p r o pe r t i e s   a n f e a t u r e s   (c h a nn e l s o f   t h e   s ub - g r i ds   a n d   ge n e ra t e s   b i n d i n s i t e   t ha t   c a pt u r e s   l o c a l   p a t t e rn s   i t h e   s t r uc t u r e   a s   o ut pu t   o f   t h e   g r i d ,   w hi c h   m a ke s   t h e   b i n di ng  po c ke t   pr e di c t i o n   po s s i b l e   [29].   Co n s e que n t l y ,   t h i s   w o r gi v e s   t h e   m a j o r   c o ve r a ge   a r e a   a n v o l um e   of   a m i n o   a c i i n v o l v e i p r e di c t i ng  t h e   b i n d i n g   s i t e   a n l o c a t i o n s   f o r   l o c a l   p a t t e rn  i t h e   s t r uc t u r e   o f   t h e   g ri d   fo r   t h e   c h a ra c t e r i z a t i o o f   b i n d i n po c ke t s .   T h e   a r o m a t i c   s ur f a c e   c a v i t y   of   t h e   b i n d i n po c ke t   f o r   t h e   pr e di c t e b i n d i n g   s i t e   o f   CO V ID - 19  M p r o   i s   r e p r e s e nt e by   t h e   g r e e n   c o l o r e a r e a   i F i gu r e   9.   F u rt h e r   e xpe r i m e nt a l   a n a l y s i s   of  t h e   pr o t e i n   w i l l   b e   n e c e s s a r y   t ge t   t h e   d r ug  de s i g n   a n di s c o ve r y   ph a s e   of   t h i s   s t udy   a s c e r t a i n e d           F i gu r e   9 .   A r o m a t i c   s u r f a c e   o f   t h e   b i n d i n g   po c ke t   of   CO V ID - 19  M p r o     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   17 1 3   -   17 2 1   1720   4.   C O N C LU S I O N   T h e   pu r po s e   of   t h i s   w o r w a s   t o   i de n t i fy   t h e   b i n di ng  s i t e   i n - s i l i c o   a n p r e s e nt   a   s t a n d a r d   3D   s t ruc t u r e   o f   CO V ID - 19  m a i n   p r o t e a s e   (M p r o by   h o m o l o g y   m o de l i n g.   A   t a rge t e e ffo r t   t o   s uppo r t   gl o b a l   r e s po n s e   t o   c o m b a t t i ng  t h e   S A R S - CO V ID - 19  pa n de m i c   ha s   m o t i v a t e t h e   m o de l i n o f   t h e   m a i n   p r o t e a s e   of   t h e   di s e a s e   a s   r e po rt e i n   t h i s   p a pe r.   T h e   s t r uc t u r a l   a n a l y s i s   of   CO V ID - 19  M pr o   w a s   c o m pl e t e w i t h   a ppl i c a t i o n   o f   di v e r s e   t oo l s   a n s o f t w a r e   s y s t e m s .   T he   s t ud y   f i n d i n gs   ha v e   r e v e a l e t h a t   f urt h e c h a ra c t e ri z a t i o n   o f   CO V ID - 19  M p r o   w i l l   b e   m o s t   us e f ul   fo r   a n   e xpe di e n t   d r ug  de s i g n   b a s e i n t e r v e n t i o n ,   r e gul a t i o n   a n c o nt r o l   o f   t h e   di s e a s e .   H e n c e ,   o ur   t h o ug h t   i s   t h a t   M p r o   of   CO V ID - 19  m a y   be   c o n s i de r e a   po t e n t i a l   d r u t a r ge t .   N e v e r t h e l e s s ,   m o r e   e xpe r i m e n t a l   a na l y s e s ,   v e r i f i c a t i o n   a nd  v a l i d a t i o n   e xpe r i m e n t s   w i l l   b e   r e qui r e a s   a   t a r ge t e d r ug   o v a c c i n e   de s i g a g a i n s t   CO V ID - 19   v i r us       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   f i r s t   a ut h o r   w o ul l i ke   t o   a pp r e c i a t e   t h e   po s t gra du a t e   r e s e a r c h   di r e c t o ra t e   o f   D ur b a n   U n i v e r s i t y   of   T e c hn o l o g y   i S o ut A f ri c a   f o r   t h e   po s t do c t o r a l   f e l l ow s h i a w a r d   t o   c o n duc t   t h i s   s t udy .       D A TA   A V A I LA B I LI T Y     F o r   t hi s   s t udy ,   CO V ID - 19  M p r o   ( t a r ge t )   s e que n c e   w a s   o b t a i n e f r o m   t h e   u ni v e r s a l   p r o t e i n   kn o w l e dge b a s e   ( U n i P r o t K B ),   w h i l e   t h e   X - r a y   c r y s t a l l o g r a p h y   b a s e e xpe r i m e nt a l   s t r uc t u r e   a n s e que n c e   of  t h e   t e m p l a t e   p r o t e i us e i t hi s   r e s e a r c w e r e   e xt r a c t e f r o m   t h e   P r o t e i d a t a b a s e   (P D B ),   a   d a t a b a s e   of  e xpe r i m e nt a l l y   a c qui r e s t r uc t u r e s   a n d   s e que n c e s .       C O N S EN   A l l   pa rt i c i p a n t s   p r o v i de w r i t t e i n f o r m e d   c o n s e n t   t o   pub l i s t hi s   s t u dy .       C O N F LI C TS   O F   I N TER ES   A ut h o r s   de c l a r e   t ha t   t h e y   h a v e   n o   c o n f l i c t s   o f   i nt e r e s t .       R EF ER EN C ES   [ 1]   E .   D o ng ,   H .   D u,   L .   G a r d ne r ,   A i n t e r a c t i v e   w e b - ba s e d a s h bo a r t o   t r a c C O V I D - 19  i r e a l   t i m e ,   T he   L anc e t   I nf e c t i o us   D i s e as e s ,   v o l   20 ,   2 020 .   do i . o r g / 10 . 10 16 / S 147 3 - 3099 ( 20 ) 30120 - 1.     [ 2]   L .   B e nde r ,   K e y   M e s s a g e s   a n A c t i o ns   f o r   C O V I D - 19  P r e v e nt i o a nd  C o nt r o l   i S c ho o l s ,   W H O   doc um e nt s   /   E duc a t i on   U N I C E F   N Y H Q   [ 3]   P .   K um a r ,   Y .   W a ng ,   Z .   Z h a ng ,   Z .   Z ha o ,   G .   D .   C y m e s ,   E .   T a j kho r s hi d ,   a n C .   G r o s m a n,   C r y o - E M   s t r uc t u r e s   o f   a   l i p i d - s e ns i t i v e   p e nt a m e r i c   l i g a nd - g a t e d   i o c ha nne l   e m be dd e i n   a   pho s pha t i dy l c ho l i ne - o nl y   bi l a y e r s ,   P r oc e e di ng s   of   t he   N at i ona l   A c a de m y   o f   Sc i e nc e   U SA ,   v o l   117 ,   pp .   178 8 - 1798 ,   2 020   [ 4]   M .   U l l a e t   a l . ,   A   bi o i nf o r m a t i c s   a ppr o a c f o r   ho m o l ogy   m o de l i ng   a nd  bi nd i ng   s i t e   i d e nt i f i c a t i o o f   t r i o s e pho s ph a t e   i s o m e r a s e   f r o m   P l a s m o di um   f a l c i pa r um   3D 7” ,   J   Y o ung  P har m ac i s t s ,   v o l .   4,   p p.   26 1 - 266,   2 012 .     [ 5]   Z   J i n   e t   a l . ,   S t r uc t u r e   o f   M pr o   f r o m   S A R S - C o V - a nd   d i s c o v e r y   of   i t s   i nh i b i t o r s ,   1 0. 2210 / pd b6 l u7 / pdb   [ 6]   M .   A de bi y i   e t   a l . ,   C o m put a t i o na l   pr e d i c t i o o f   c o r y ne ba c t e r i um   m a t r uc ho t i i   P r o t e i n s   3D   s t r uc t u r e   r e v e a l s   i t s   c a pa c i t y   t o   bi nd  t o   D N A   d o m a i s i t e   i t h e   M a l a r i a   V e c t o r ,   A no phe l e s ,   I n t e r nat i o nal   J our na l   of   E n gi ne e r i n g   R e s e ar c a nd   T e c hno l og y ,   v o l .   1 2,   pp .   193 5 - 940 ,   2 019   [ 7]   Z   J i n,   e t   a l . ,   S t r uc t u r e   o f   M pr o   f r o m   S A R S - C o V - a nd  d i s c o v e r y   o f   i t s   i nh i b i t o r s ,   N a t u r e ,   v o l .   5 82 ,   p p.   289 - 29 3,   2020 .   do i . o r g / 10 . 103 8/ s 415 86 - 020 - 22 23 - y   [ 8]   S .   K a c z a no w s ki   &   P .   Z i e l e nk i e w i c z ,   W hy   s i m i l a r   p r o t e i n   s e qu e nc e s   e nc o de   s i m i l a r   t hr e e - d i m e ns i o na l   s t r uc t ur e s ? ,   T he or e t i c al   C he m i s t r y   A c c oun t s ,   v o l .   125 ,   pp .   543 - 550 ,   2010 .     [ 9]   C .   L e e ,   T e s t i ng   ho m o l ogy   m o de l i ng   o m ut a nt   pr o t e i n s :   pr e di c t i ng   s t r uc t u r a l   a nd  t h e r m o dy na m i c   e f f e c t s   i t he   A l a 98  →  V a l   m ut a nt s   o f   T l y s o z y m e ,   F ol d i ng   D e s i gn ,   v o l .   1 ,   pp .   1 - 12 ,   1 995 .     [ 10]   M .   A .   M a r t i - R e no m ,   A .   C .   S t ua r t ,   A .   F i s e r ,   R .   S a nc he z ,   F .   M e l o ,   A .   S a l i ,   C o m pa r a t i v e   pr o t e i s t r uc t ur e   m o de l i ng   o f   g e ne s   a n g e no m e s ,   A nnu   R e v   B i o phy s   B i om o l   St r uc t ,   v o l .   29 ,   p p.   291 - 32 5,   20 00.     [ 11]   C .   C ho t hi a   &   A .   L e s k,   T h e   r e l a t i o be t w e e t he   d i v e r g e nc e   o f   s e que nc e   a nd  s t r uc t u r e   i pr o t e i n s ,   T he   E M B O   j our na l ,   v o l .   5 ,   pp .   823 - 826 ,   198 6.     [ 12]   S .   C i ud a e t   a l . ,   A β ( 1 - 42)   t e t r a m e r   a nd  o c t a m e r   s t r uc t ur e s   r e v e a l   e dg e   c o nduc t i v i t y   po r e s   a s   a   m e c ha ni s m   f o r   m e m br a n e   da m a g e ,   N at ur e   C om m un i c at i on s ,   v o l .   11,   2 020 .     [ 13]   T .   R a a b e ,   B .   S c he l l e - P r i nz ,   S .   S i dde l l ,   N uc l e o t i d e   s e q ue nc e   o f   t he   g e ne   e nc o di ng   t he   s pi ke   g l y c o pr o t e i o f   hum a n   c o r o na v i r us   H C V   2 29E ,   J ou r na l   of   G e ne r al   V i r o l og y ,   v o l   71 ,   pp.   1065 - 107 3,   19 90.     [ 14]   T he   U ni P r o t   C o ns o r t i um ,   U ni P r o t :   t he   uni v e r s a l   pr o t e i kno w l e dg e ba s e ,   N uc l e i c   A c i ds   R e s e ar c h ,   v o l .   45,   pp .   D 158 - D 169 ,   2 017 .   ht t ps : / / do i . o r g / 10 . 109 3/ na r / g kw 1099   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       B i nd i ng   Si t e   i d e nt i f i c a t i o o f   CO V ID - 19  m a i pr ot e as e   3D   s t r uc t ur e   b y   h om ol og y   ( Mar i o A de bi y i )   1721   [ 15]   C .   C a m a c ho   e t   a l . ,   B L A S T + :   a r c hi t e c t ur e   a nd   a pp l i c a t i o ns ,   B M C   B i o i nf o r m a t i c s ,   v o l .   10 ,   pp .   4 21 - 430 ,   2009 .     [ 16]   N .   G ue e t   a l . ,   A ut o m a t e c o m pa r a t i v e   pr o t e i s t r uc t u r e   m o de l i n g   w i t S W I S S - M O D E L   a nd  S w i s s - P d bV i e w e r :   A   hi s t o r i c a l   pe r s p e c t i v e ,   E l e c t r op hor e s i s ,   v o l .   30 ,   pp .   S 162 - S 17 3,   2009 .     [ 17]   A .   W a t e r ho us e   e t   a l . ,   S W I S S - M O D E L :   hom o l ogy   m o de l l i ng   o f   pr o t e i s t r uc t u r e s   a nd  c o m pl e xe s ,   N uc l e i c   A c i ds   R e s ,   v o l .   46,   p p.   W 296 - W 303 ,   2018 .     [ 18]   S .   B i e n e r t   e t   a l . ,   T he   S W I S S - M O D E L   R e po s i t o r y   -   ne w   f e a t u r e s   a nd   f unc t i o na l i t y ,   N uc l e i c   A c i ds   R e s ,   v o l .   45,   pp.   D 313 - D 31 9,   20 17 .     [ 19]   L .   B o r do l i   e t   a l . ,   P r o t e i s t r uc t u r e   ho m o l o gy   m o de l i ng   us i ng   S W I S S - M O D E L   w o r ks pa c e ,   N a t   P r ot o c ,   v o l .   4 ,   pp .   1 - 13,   200 9.     [ 20]   K .   A r no l e t   a l . ,   T he   S W I S S - M O D E L   w o r ks pa c e :   w e b - ba s e e nv i r o nm e nt   f o r   pr o t e i s t r uc t u r e   ho m o l ogy   m o de l l i ng ,   B i o i n f o r m at i c s ,   v o l .   22,   p p.   19 5 - 201,   2 006 .     [ 21]   W i l l i a m s   e t   a l . ,   M o l P r o bi t y :   M o r e   a nd  be t t e r   r e f e r e nc e   da t a   f o r   i m pr o v e a l l - a t o m   s t r uc t u r e   v a l i da t i o n” ,   P r ot e i n   Sc i e nc e ,   v o l .   2 7,   pp .   293 - 31 5,   20 18 .     [ 22]   R .   L a s ko w s ki   e t   a l . ,   P R O C H E C K   -   a   p r o g r a m   t o   c he c t he   s t e r e o c he m i c a l   qua l i t y   o f   pr o t e i s t r uc t u r e s ,   J .   A pp.   C r y s t . ,   v o l .   26 ,   pp .   283 - 29 1,   19 93.     [ 23]   J .   U .   B o w i e ,   R .   L ut hy ,   D .   E i s e nbe r g ,   M e t ho t o   i de n t i f y   pr ot e i s e que nc e s   t h a t   f o l i n t o   a   kno w t hr e e - di m e n s i o na l   s t r uc t u r e ,   Sc i e nc e ,   vol .   25 3,   pp .   164 - 17 0,   19 91 .     [ 24]   R .   L ut hy ,   J .   B o w i e ,   D .   E i s e nb e r g ,   A s s e s s m e n t   o f   pr o t e i m o de l s   w i t h   t h r e e -   di m e n s i o na l   p r o f i l e s ,   N at ur e ,   v o l .   356,   p p.   83 - 85 ,   199 2.     [ 25]   P .   B e nke r t   e t   a l . ,   T o w a r t he   e s t i m a t i o o f   t he   a b s o l ut e   q u a l i t y   o f   i ndi v i dua l   pr o t e i n   s t r uc t u r e   m o de l s ,   B i o i nf or m a t i c s ,   v o l .   27 ,   pp .   3 43 - 350 ,   201 1.     [ 26]   M .   B e r t o ni   e t   a l . ,   M o de l i ng   p r o t e i q ua t e r na r y   s t r uc t u r e   o f   ho m o -   a nd  he t e r o - o l i g o m e r s   be y o nd  bi na r y   i nt e r a c t i o ns   by   hom o l ogy ,   Sc i e nt i f i c   R e por t s ,   v o l   7 ,   201 7.     [ 27]   C .   C o l ov o s ,   &   T .   Y e a t e s ,   V e r i f i c a t i o o f   pr o t e i s t r uc t u r e s :   pa t t e r n s   o f   n o nbo nde a t o m i c   i nt e r a c t i o ns ,   C + +   s of t w ar e .   1 993 .     [ 28]   C .   G e o ur j o n,   &   G .   D e l é a g e ,   S O P M A :   S i g ni f i c a nt   i m pr o v e m e n t   i p r o t e i s e c o nda r y   s t r uc t u r e   pr e d i c t i o by   c o ns e ns us   pr e d i c t i o f r o m   m u l t i p l e   a l i g nm e n t s ,   C ab i os ,   vol .   1 1,   p p.   681 - 68 4,   19 95.     [ 29]   J .   J i m é ne z ,   S .   D o e r r ,   G .   M a r t í n e z - R o s e l l ,   A .   S .   R o s e ,   G .   D e   F a b r i t i i s ,   D e e pS i t e :   pr o t e i n - bi ndi ng   s i t e   p r e d i c t o r   us i ng   3D - c o nvo l ut i o na l   n e u r a l   n e t w o r k s ,   B i o i nf or m a t i c s ,   v o l .   3 3,   pp .   3036 - 30 42,   20 17 .   do i . o r g / 10. 1093 / b i o i nf o r m a t i c s / b t x3 50   [ 30]   Z .   L i   e t   a l . ,   T he   hum a c o r o na v i r us   H C o V - 229E   S - pr o t e i n   s t r uc t u r e   a nd  r e c e p t o r   bi n di ng ,   e L i f e ,   v o l .   8 ,   2019 .     [ 31]   J .   L a n,   e t   a l . ,   C r y s t a l   s t r uc t u r e   o f   t he   20 19 - nC o V   s pi k e   r e c e p t o r - bi nd i ng   do m a i bo und  w i t t he   A C E r e c e p t o r ,   N at ur e ,   p p.   1 - 20 ,   2020 .   do i : 10. 1101 / 2 020 . 02 . 19 . 95 6235   [ 32]   Z .   L i   e t   a l . ,   T he   hum a c o r o na v i r us   H C o V - 229E   S - pr o t e i n   s t r uc t u r e   a nd  r e c e p t o r   bi n di ng ,   2019 .     [ 33]   G . N .   R a m a c ha nd r a n ,   C .   R a m a kr i s hna n   a n V .   S a s i s e kh a r a n,   S t e r e o c he m i s t r y   o f   P o l y pe pt i d e   C h a i n   C o nf o r m a t i o ns ,   J .   M o l .   B i o l ,   v o l .   7 ,   pp .   95 - 99 ,   1968 .     [ 34]   P.   B e n ke r t ,   M .   K u nz l i ,   T .   S c hw e de ,   Q M E A N   s e r v e r   f o r   pr o t e i m o de l   qua l i t y   e s t i m a t i o n” ,   N uc l e i c   A c i d s   R e s ,   vol .   37,   pp .   10 - 14 ,   2009 .     [ 35]   R . W . W .   H o o f t   e t   a l . ,   E r r o r s   i n   p r o t e i s t r uc t u r e s ,   N at u r e ,   v o l .   381 ,   1996   [ 36]   J .   C he ng   e t   a l . ,   S C R A T C H :   A   pr o t e i s t r uc t ur e   a nd  s t r uc t u r a l   f e a t ur e   pr e di c t i o s e r v e r ,   N uc l e i c   A c i d s   R e s ,   v o l .   33, p p.   72 - 76 ,   200 5.     [ 37]   D .   T .   J o ne s ,   P r o t e i s e c o nda r y   s t r uc t u r e   p r e d i c t i o ba s e o po s i t i o n - s pe c i f i c   s c o r i ng   m a t r i c e s ,   J   M o l   B i o l . ,   v o l .   292,   1 95 - 202 ,   1999 .     [ 38]   G .   D e l é a g e ,   A i n t e r a c t i v e   3D   v i e w e r   o f   m o l e c ul e s   c o m pa t i b l e   w i t t he   s u i t e   o f   A N T H E P R O T   pr o g r a m s ,   J our nal   o f   B i o phy s i c al   C he m i s t r y ,   v o l .   3,   p p.   35 - 38 ,   201 2.     [ 39]   G .   D e l é a g e ,   C .   C o m be t ,   C .   B l a nc he t ,   C .   G e o ur j o n,   A N T H E P R O T :   A i nt e g r a t e p r o t e i s e q ue nc e   a n a l y s i s   s o f t w a r e   w i t h   c l i e nt / s e r v e r   c a pa b i l i t i e s ,   C om pu t e r s   i B i o l og y   a nd   M e de c i ne ,   v o l .   31 ,   pp .   259 - 267 ,   200 1.     [ 40]   C .   C o m be t ,   C .   B l a nc he t ,   C .   G e o ur j o n,   G .   D e l é a g e ,   N P S @:   N e t w o r P r o t e i S e q ue nc e   A na l y s i s ,   T I B S ,   M a r c h   vol .   25,   p p.   47 - 15 0,   20 00 .     [ 41]   E .   N e e l a m a t hi ,   E .   V a s um a t hi ,   S .   B a gy a l a ks hm i ,   R .   K a nn a n,   I ns i l i c o   pr e di c t i o o f   s t r uc t ur e   a nd  f unc t i o na l   a s p e c t s   o f   a   hy p o t he t i c a l   pr o t e i n   o f   N e u r o s po r a   c r a s s a ,   J   o f   C e l l   T i s s ue   R e ,   v o l .   9 ,   pp .   1 889 - 18 94,   2 009 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.