Suche
Mein Konto
Strukturální analýza duální fosfatázy H1 viru opičích neštovic jako cíle pan-poxviru
V nedávné studii zveřejněné na předtiskovém serveru bioRxiv*: Výzkumníci zjistili, že krystalová struktura duální specifické H1 fosfatázy (DSP) viru opičích neštovic (MPXV) při rozlišení 1,8 Å je kritická pro replikaci viru, což z něj činí atraktivní antivirový cíl. Naučte se: Krystalová struktura fosfatázy H1 z opičích neštovic, cíle antivirového léku. Fotografický kredit: The Fox Workshop/Shutterstock Tento zpravodajský článek byl recenzí předběžné vědecké zprávy, která nebyla v době publikace recenzována. Od svého prvního zveřejnění byla vědecká zpráva nyní recenzována a přijata k publikaci v akademickém časopise. Odkazy na předběžné a...
Strukturální analýza duální fosfatázy H1 viru opičích neštovic jako cíle pan-poxviru
V nedávné studii publikované v bioRxiv * Předtiskový server: Výzkumníci zjistili, že krystalová struktura duální specifické H1 fosfatázy (DSP) viru opičích neštovic (MPXV) při rozlišení 1,8 Å je kritická pro replikaci viru, což z něj činí atraktivní antivirový cíl.
Lernen: Kristallstruktur der Affenpocken-H1-Phosphatase, einem antiviralen Wirkstoffziel. Bildnachweis: Die Fuchswerkstatt/Shutterstock
Tento zpravodajský článek byl recenzí předběžné vědecké zprávy, která nebyla v době publikace recenzována. Od svého prvního zveřejnění byla vědecká zpráva nyní recenzována a přijata k publikaci v akademickém časopise. Odkazy na předběžné a recenzované zprávy naleznete v části Zdroje na konci tohoto článku. Zobrazit zdroje
Počet případů MPX se každou hodinu celosvětově zvyšuje, což ospravedlňuje potřebu vývoje účinných antivirových léčiv a vakcín pro zlepšení celosvětové připravenosti na MPX a zabránění virovým infekcím. H1 je nezbytný pro replikaci MPXV, protože defosforyluje proteiny jako A14, F18, A17 a signální převodník a aktivátor transkripce 1 (STAT1) a inhibuje signalizaci interferonu (IFN). Důležité je, že HI je mezi poxviry konzervovaný, a proto může být zacílen pro vývoj širokých antivirových látek.
O studiu
V této studii vědci zkoumali krystalovou strukturu H1 s rozlišením 1,8 Á, aby zlepšili pochopení defosforylace katalyzované MPXV H1 a vyvinuli přesný model pro vývoj nových antivirových léků.
Deoxyribonukleová kyselina (DNA) kódující H1 aktuálního izolátu MPXV vypuknutí v roce 2022 v roce 2022 byla syntetizována a klonována do expresního plazmidového vektoru, který byl ověřen sekvenováním. H1 byl exprimován v buňkách Escherichia coli BL21 (nebo DE3) a bakterie exprimující H1 byly lyžovány, načež byl protein podroben chromatografické analýze.
Hl byla krystalizována pomocí techniky difúze páry sedící kapky a krystaly byly podrobeny rentgenové difrakční analýze. Struktura Hl byla stanovena pomocí techniky molekulární náhrady se strukturou Hl viru vakcínie jako vyhledávacím modelem. Poté bylo provedeno strukturální srovnání s lidskými protein tyrosin fosfatasami (PTP)/DSP fosfatasami.
Souřadnice MPXV-H1 byly nahrány na server Dali a hledaly se podobně strukturované proteiny v PDB (databáze proteinů) pomocí podmnožiny PDB50. V důsledku toho byly identifikovány struktury 30 fosfatáz s významnou strukturní podobností (Z-skóre >13). Mezi nimi dvě lidské fosfatázy krystalizovaly jako dimery: lidská duálně specifická fosfatáza (hDSP)-5 a 27 a byly porovnány jejich dimerizační režimy.
Výsledky
MPXV H1 obsahoval 171 zbytků s dobře shodnými elektronovými hustotami, jednu asymetrickou molekulu H1 a dvě symetricky zarovnané molekuly H1, tvořící dimery ve tvaru motýla a s prohozenými doménami. Celá struktura H1 sestávala ze šesti a čtyř alfa helixů (α) a beta vláken (β), v tomto pořadí, s β listem uspořádaným po stranách mezi helixy α2 a α3 až α6.
Dvě aktivní místa byla umístěna ve vzdálenosti 39 Á blízko C-konců terminálního p-řetězce. Každé aktivní místo obsahovalo triádu cystein (Cys)-arginin (Arg)-kyselina asparagová (Asp). V každém aktivním místě byly konzervované zbytky Arg a Cys umístěny ve vazebné smyčce pro fosfátový ion mezi zbytky a4 a p4. Zbytek Arg116 smyčky zachytil fosfátové ionty, jejichž guanidiniová skupina interagovala se dvěma molekulami PO (fosfát-kyslík) spojenými vodíkovými vazbami.
Zbytek Arg116 zajistil účinnou orientaci substrátu a vazbu. N-koncové al helixy každého protomeru byly vyměněny za zprostředkování H1 dimerizací. al helixy jediného H1 protomeru tvořily svázanou strukturu se třemi a4 až a6 helixy odpovídajících promotorů zapojených do párování. Na bázi katalytické kapsy zbytek Cys110 napadl atomy fosforu během defosforylace, což mělo za následek přechodnou tvorbu enzym-fosfátového meziproduktu, který byl hydrolyzován, aby se regeneroval anorganický fosfát a enzym.
Atom síry zbytku Cys110 byl umístěn paralelně s vazbou PO, která odpovídá vazbě vytvořené při regeneraci enzymu. Zbytek Asp79 byl zapojen do koordinace s molekulou vody a působil jako kyselina, což usnadňovalo tvorbu a hydrolýzu meziproduktu. Struktura H1 tedy indikovala poslední katalytický krok před uvolněním produktu.
Povrch pohřbený mezi dvěma promotory byl od sebe vzdálen 1000 Á2 a byl stabilizován hydrofobními a hydrofilními interakcemi. Serinové zbytky (Ser)14 a threoninové zbytky (Thr)15 v al vykazovaly vodíkové vazby s histidinovými zbytky (His)143 a tyrosinovými zbytky (Tyr)142/lysinové zbytky (Lys)159 odpovídajícího protomeru H1, v daném pořadí. Naproti tomu zbytky Tyr7, leucin (Leu)11 a Leu12 se podílely na hydrofobních vazbách se zbytky methionin (Met)135, Leu139, Lys159, isoleucin (Ile)163, valin (Val)167 a Ile168 z páru H1.
Zbytky Leul36, Leu139 a Met135 v a5 byly v protikladu se symetrií asociovanými dimerními zbytky, aby se rozšířilo hydrofobní vazebné rozhraní. Zbytek al byl stabilizován pomocí hydrofobních interakcí a intramolekulárních vodíkových vazeb mezi zbytky al a a5. Dimer Hl byl potvrzen chromatografickou analýzou, což ukazuje, že dimery reprezentovaly funkční stavy.
Krystalová struktura MPXV H1 odhalila dva aktivní body pro vývoj nových antivirových léků. Kontaktní místo dimeru je aktivní bod jedinečný pro molekuly PTP/DSP. Inhibice dimerizace H1 by mohla potenciálně inhibovat dimerizaci a defosforylaci aktivovaného homodimeru fosfor-tyrosin STAT1. Druhým aktivním bodem je aktivní místo, které, i když se nachází kolem vazebných smyček pro fosfátové ionty se srovnatelnými strukturami páteře, má různé postranní řetězce, a proto může být změněna substrátová specifita, což připravuje cestu pro vývoj antivirových léčiv.
Celkově výsledky studie odhalily krystalovou strukturu H1 s vysokým rozlišením, která poskytuje pevný základ pro další mechanickou analýzu a vývoj nových antivirových léků proti nově se objevujícím virovým patogenům.
Tento zpravodajský článek byl recenzí předběžné vědecké zprávy, která nebyla v době publikace recenzována. Od svého prvního zveřejnění byla vědecká zpráva nyní recenzována a přijata k publikaci v akademickém časopise. Odkazy na předběžné a recenzované zprávy naleznete v části Zdroje na konci tohoto článku. Zobrazit zdroje
Reference:
- Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
Wen Cui et al. (2022). Kristallstruktur der Affenpocken-H1-Phosphatase, einem antiviralen Wirkstoffziel. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.30.510410 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510410v1 - Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
Cui, Wen, Haojun Huang, Yinkai Duan, Zhi Luo, Haofeng Wang, Tenan Zhang, Henry C Nguyen, et al. 2022. „Kristallstruktur der Monkeypox H1-Phosphatase, einem antiviralen Wirkstoffziel.“ Protein & Zelle, November. https://doi.org/10.1093/procel/pwac051. https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwac051/6805938.
.