Suche
Mein Konto
Strukturna analiza dualne fosfataze H1 virusa majmunskih boginja kao cilja pan-poksvirusa
U nedavnoj studiji objavljenoj na poslužitelju za preprint bioRxiv*: Istraživači su utvrdili da je kristalna struktura dvostruke specifične H1 fosfataze (DSP) virusa majmunskih boginja (MPXV) pri rezoluciji od 1,8 Å kritična za replikaciju virusa, što ga čini privlačnom antivirusnom metom. Naučite: Kristalna struktura H1 fosfataze majmunskih boginja, ciljane antivirusne droge. Autor fotografije: The Fox Workshop/Shutterstock Ovaj novinski članak bio je pregled preliminarnog znanstvenog izvješća koje nije bilo recenzirano u vrijeme objavljivanja. Od svoje prve objave, znanstveno izvješće sada je recenzirano i prihvaćeno za objavljivanje u akademskom časopisu. Linkovi na preliminarne i...
Strukturna analiza dualne fosfataze H1 virusa majmunskih boginja kao cilja pan-poksvirusa
U nedavnoj studiji objavljenoj u bioRxiv * Preprint poslužitelj: Istraživači su utvrdili da je kristalna struktura dvostruke specifične H1 fosfataze (DSP) virusa majmunskih boginja (MPXV) pri rezoluciji od 1,8 Å kritična za replikaciju virusa, što ga čini atraktivnom antivirusnom metom.
Lernen: Kristallstruktur der Affenpocken-H1-Phosphatase, einem antiviralen Wirkstoffziel. Bildnachweis: Die Fuchswerkstatt/Shutterstock
Ovaj novinski članak bio je pregled preliminarnog znanstvenog izvješća koje nije bilo recenzirano u vrijeme objavljivanja. Od svoje prve objave, znanstveno izvješće sada je recenzirano i prihvaćeno za objavljivanje u akademskom časopisu. Veze na preliminarna i recenzirana izvješća mogu se pronaći u odjeljku Izvori na kraju ovog članka. Pogledaj izvore
Broj slučajeva MPX-a nastavlja rasti iz sata u sat diljem svijeta, što opravdava potrebu za razvojem učinkovitih antivirusnih terapeutika i cjepiva za poboljšanje globalne spremnosti za MPX i suzbijanje virusnih infekcija. H1 je neophodan za replikaciju MPXV jer defosforilira proteine kao što su A14, F18, A17 i pretvarač signala i aktivator transkripcije 1 (STAT1) te inhibira signalizaciju interferona (IFN). Važno je da je HI sačuvan među virusima kozica i stoga se može ciljano koristiti za razvoj širokih antivirusnih sredstava.
O studiju
U ovoj studiji istraživači su ispitivali kristalnu strukturu H1 pri rezoluciji od 1,8 Å kako bi poboljšali razumijevanje defosforilacije katalizirane MPXV H1 i razvili precizan model za razvoj novih antivirusnih lijekova.
Dezoksiribonukleinska kiselina (DNA) koja kodira H1 izolata MPXV_USA_2022_MA001 iz trenutne epidemije MPXV 2022. sintetizirana je i klonirana u ekspresijski plazmidni vektor, što je potvrđeno sekvenciranjem. H1 je eksprimiran u stanicama Escherichia coli BL21 (ili DE3) i bakterije koje eksprimiraju H1 su lizirane, nakon čega je protein podvrgnut kromatografskoj analizi.
H1 je kristaliziran uporabom tehnike difuzije pare uz pomoć kapi i kristali su podvrgnuti analizi difrakcije X-zraka. Struktura H1 određena je tehnikom molekularne zamjene sa strukturom H1 virusa vakcinije kao modelom pretraživanja. Zatim je provedena strukturna usporedba s ljudskim proteinskim tirozin fosfatazama (PTP)/DSP fosfatazama.
Koordinate MPXV-H1 učitane su na Dali poslužitelj i traženi su proteini slične strukture u PDB-u (baza podataka proteina) koristeći podskup PDB50. Kao rezultat, identificirane su strukture 30 fosfataza sa značajnom strukturnom sličnošću (Z-rezultati >13). Među njima su dvije ljudske fosfataze kristalizirane kao dimeri: ljudska fosfataza dvostruke specifičnosti (hDSP)-5 i 27, te su uspoređeni njihovi načini dimerizacije.
Rezultati
MPXV H1 se sastojao od 171 ostatka s dobro usklađenim gustoćama elektrona, jednu asimetričnu molekulu H1 i dvije simetrično poredane molekule H1, tvoreći dimere u obliku leptira i zamijenjene domene. Cijela struktura H1 sastojala se od šest i četiri alfa spirale (α) odnosno beta niti (β), s β listom raspoređenim sa strane između spirala α2 i α3 do α6.
Dva aktivna mjesta nalazila su se na udaljenosti od 39 Å blizu C-terminala terminalnog β-lanca. Svako aktivno mjesto sadržavalo je trijadu cistein (Cys)-arginin (Arg)-asparaginska kiselina (Asp). U svakom aktivnom mjestu, konzervirani Arg i Cys ostaci bili su smješteni u petlji za vezanje fosfatnog iona između α4 i β4 ostataka. Ostatak Arg116 petlje zarobio je fosfatne ione čija je gvanidinijska skupina djelovala u interakciji s dvije molekule PO (fosfat-kisik) povezane vodikovim vezama.
Ostatak Arg116 osigurava učinkovitu orijentaciju supstrata i vezanje. N-terminalne α1 spirale svakog protomera su zamijenjene kako bi posredovale H1 dimerizacije. α1 spirale jednog H1 protomera formirale su strukturu u snopu s tri α4 do α6 spirale odgovarajućih promotora uključenih u uparivanje. U podnožju katalitičkog džepa, ostatak Cys110 napao je atome fosfora tijekom defosforilacije, što je rezultiralo prolaznim stvaranjem enzimsko-fosfatnog intermedijera, koji je hidroliziran radi regeneracije anorganskog fosfata i enzima.
Atom sumpora Cys110 ostatka postavljen je paralelno s PO vezom, koja odgovara vezi nastaloj nakon regeneracije enzima. Ostatak Asp79 bio je uključen u koordinaciju s molekulom vode i djelovao je kao kiselina, olakšavajući stvaranje i hidrolizu međuprodukta. Dakle, H1 struktura ukazuje na posljednji katalitički korak prije oslobađanja proizvoda.
Površina ukopana između dva promotora bila je udaljena 1000 Å2 i stabilizirana je hidrofobnim i hidrofilnim interakcijama. Serinski ostaci (Ser)14 i treoninski ostaci (Thr)15 u α1 pokazali su vodikove veze s histidinskim ostacima (His)143 odnosno tirozinskim ostacima (Tyr)142/lizinskim ostacima (Lys)159 odgovarajućeg protomera H1. Nasuprot tome, ostaci Tyr7, leucin (Leu)11 i Leu12 sudjelovali su u hidrofobnim vezama s ostacima metionina (Met)135, Leu139, Lys159, izoleucina (Ile)163, valina (Val)167 i Ile168 iz H1 sparivanja.
Ostacima Leu136, Leu139 i Met135 u α5 suprotstavljeni su ostaci dimera povezani sa simetrijom kako bi se produžilo hidrofobno vezno sučelje. Ostatak α1 stabiliziran je pomoću hidrofobnih interakcija i intramolekularnih vodikovih veza između ostataka α1 i α5. H1 dimer potvrđen je kromatografskom analizom, što ukazuje da dimeri predstavljaju funkcionalna stanja.
Kristalna struktura MPXV H1 otkrila je dvije žarišne točke za razvoj novih antivirusnih lijekova. Kontaktno mjesto dimera je vruća točka jedinstvena za PTP/DSP molekule. Inhibicija H1 dimerizacije mogla bi potencijalno inhibirati dimerizaciju i defosforilaciju aktiviranog STAT1 fosfor-tirozin homodimera. Druga vruća točka je aktivno mjesto koje, iako se nalazi oko petlji za vezanje fosfatnih iona s usporedivim strukturama okosnice, ima različite bočne lance i stoga se specifičnost supstrata može promijeniti, utirući put razvoju antivirusnih lijekova.
Sveukupno, rezultati studije otkrili su H1 kristalnu strukturu visoke razlučivosti, koja pruža čvrst temelj za daljnju mehaničku analizu i razvoj novih antivirusnih lijekova protiv novih virusnih patogena.
Ovaj novinski članak bio je pregled preliminarnog znanstvenog izvješća koje nije bilo recenzirano u vrijeme objavljivanja. Od svoje prve objave, znanstveno izvješće sada je recenzirano i prihvaćeno za objavljivanje u akademskom časopisu. Veze na preliminarna i recenzirana izvješća mogu se pronaći u odjeljku Izvori na kraju ovog članka. Pogledaj izvore
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.
.