Suche
Mein Konto
Štrukturálna analýza duálnej fosfatázy H1 vírusu opičích kiahní ako cieľa pan-poxvírusu
V nedávnej štúdii publikovanej na predtlačovom serveri bioRxiv*: Výskumníci zistili, že kryštálová štruktúra duálne špecifickej H1 fosfatázy (DSP) vírusu opičích kiahní (MPXV) s rozlíšením 1,8 Å je rozhodujúca pre replikáciu vírusu, čo z neho robí atraktívny antivírusový cieľ. Naučte sa: Kryštálová štruktúra fosfatázy H1 z opičích kiahní, cieľ antivírusového lieku. Fotografický kredit: The Fox Workshop/Shutterstock Tento spravodajský článok bol recenziou predbežnej vedeckej správy, ktorá nebola v čase uverejnenia recenzovaná. Od svojho počiatočného zverejnenia bola vedecká správa teraz recenzovaná a prijatá na publikovanie v akademickom časopise. Odkazy na predbežné a...
Štrukturálna analýza duálnej fosfatázy H1 vírusu opičích kiahní ako cieľa pan-poxvírusu
V nedávnej štúdii publikovanej v bioRxiv * Predtlačový server: Výskumníci zistili, že kryštálová štruktúra duálne špecifickej H1 fosfatázy (DSP) vírusu opičích kiahní (MPXV) s rozlíšením 1,8 Á je rozhodujúca pre replikáciu vírusu, čo z neho robí atraktívny antivírusový cieľ.
Lernen: Kristallstruktur der Affenpocken-H1-Phosphatase, einem antiviralen Wirkstoffziel. Bildnachweis: Die Fuchswerkstatt/Shutterstock
Tento spravodajský článok bol recenziou predbežnej vedeckej správy, ktorá nebola v čase uverejnenia recenzovaná. Od svojho počiatočného zverejnenia bola vedecká správa teraz recenzovaná a prijatá na publikovanie v akademickom časopise. Odkazy na predbežné a recenzované správy nájdete v časti Zdroje na konci tohto článku. Zobraziť zdroje
Počet prípadov MPX sa na celom svete každú hodinu zvyšuje, čo odôvodňuje potrebu vývoja účinných antivírusových terapií a vakcín na zlepšenie globálnej pripravenosti na MPX a zabránenie vírusovým infekciám. H1 je nevyhnutný pre replikáciu MPXV, pretože defosforyluje proteíny, ako sú A14, F18, A17 a signálny prevodník a aktivátor transkripcie 1 (STAT1) a inhibuje signalizáciu interferónu (IFN). Dôležité je, že HI je medzi poxvírusmi konzervovaný, a preto môže byť zameraný na vývoj širokých antivírusových činidiel.
O štúdiu
V tejto štúdii výskumníci skúmali kryštálovú štruktúru H1 s rozlíšením 1, 8 Á, aby zlepšili pochopenie defosforylácie katalyzovanej MPXV H1 a vyvinuli presný model pre vývoj nových antivírusových liekov.
Deoxyribonukleová kyselina (DNA) kódujúca H1 aktuálneho izolátu MPXV vypuknutia v roku 2022 v roku 2022 bola syntetizovaná a klonovaná do expresného plazmidového vektora, ktorý bol overený sekvenovaním. H1 bol exprimovaný v bunkách Escherichia coli BL21 (alebo DE3) a baktérie exprimujúce H1 boli lyzované, potom bol proteín podrobený chromatografickej analýze.
H1 sa kryštalizoval s použitím techniky difúzie pár sediacich kvapiek a kryštály sa podrobili rôntgenovej difrakčnej analýze. Štruktúra H1 bola určená pomocou techniky molekulárnej náhrady so štruktúrou H1 vírusu vakcínie ako vyhľadávacím modelom. Potom sa uskutočnilo štrukturálne porovnanie s ľudskými proteín tyrozín fosfatázami (PTP)/DSP fosfatázami.
Súradnice MPXV-H1 sa nahrali na server Dali a hľadali sa podobne štruktúrované proteíny v PDB (proteínová databáza) pomocou podmnožiny PDB50. V dôsledku toho boli identifikované štruktúry 30 fosfatáz s významnou štruktúrnou podobnosťou (Z-skóre > 13). Medzi nimi dve ľudské fosfatázy kryštalizovali ako diméry: ľudská fosfatáza s dvojitou špecifickosťou (hDSP)-5 a 27 a porovnávali sa ich dimerizačné režimy.
Výsledky
MPXV H1 obsahoval 171 zvyškov s dobre zhodnými elektrónovými hustotami, jednu asymetrickú molekulu H1 a dve symetricky zarovnané molekuly H1, čím sa vytvorili diméry v tvare motýľa a s vymenenými doménami. Celá štruktúra H1 pozostávala zo šiestich a štyroch alfa helixov (α) a beta vlákien (β), v tomto poradí, s β listom usporiadaným na stranách medzi helixmi α2 a α3 až α6.
Dve aktívne miesta boli umiestnené vo vzdialenosti 39 Á blízko C-koncov terminálneho p-vlákna. Každé aktívne miesto obsahovalo triádu cysteín (Cys)-arginín (Arg)-kyselina asparágová (Asp). V každom aktívnom mieste boli konzervované zvyšky Arg a Cys umiestnené vo väzbovej slučke pre fosfátový ión medzi zvyškami a4 a p4. Zvyšok Arg116 slučky zachytil fosfátové ióny, ktorých guanidíniová skupina interagovala s dvoma molekulami PO (fosfát-kyslík) spojenými vodíkovými väzbami.
Zvyšok Arg116 zabezpečil účinnú orientáciu substrátu a väzbu. N-koncové a1 helixy každého protoméru sa vymenili, aby sprostredkovali H1 dimerizácie. a1 helixy jediného H1 protoméru tvorili zviazanú štruktúru s tromi a4 až a6 helixmi zodpovedajúcich promótorov zapojených do párovania. Na báze katalytického vrecka zvyšok Cys110 napadol atómy fosforu počas defosforylácie, čo viedlo k prechodnej tvorbe medziproduktu enzým-fosfát, ktorý sa hydrolyzoval, aby sa regeneroval anorganický fosfát a enzým.
Atóm síry zvyšku Cys110 bol umiestnený paralelne s PO väzbou, čo zodpovedá väzbe vytvorenej pri regenerácii enzýmu. Zvyšok Asp79 bol zapojený do koordinácie s molekulou vody a pôsobil ako kyselina, čo uľahčilo tvorbu a hydrolýzu medziproduktu. Štruktúra H1 teda indikovala posledný katalytický krok pred uvoľnením produktu.
Povrch pochovaný medzi dvoma promótormi bol od seba vzdialený 1000 Á2 a bol stabilizovaný hydrofóbnymi a hydrofilnými interakciami. Serínové zvyšky (Ser)14 a treonínové zvyšky (Thr)15 v al vykazovali vodíkové väzby s histidínovými zvyškami (His)143 a tyrozínovými zvyškami (Tyr)142/lyzínovými zvyškami (Lys)159 zodpovedajúceho protoméru H1. Naopak, zvyšky Tyr7, leucín (Leu)11 a Leu12 sa podieľali na hydrofóbnych väzbách so zvyškami metionín (Met)135, Leu139, Lys159, izoleucín (Ile)163, valín (Val)167 a Ile168 z párovania H1.
Zvyšky Leu136, Leu139 a Met135 v a5 boli v protiklade so symetriou asociovanými zvyškami diméru, aby sa rozšírilo hydrofóbne väzbové rozhranie. Zvyšok a1 sa stabilizoval pomocou hydrofóbnych interakcií a intramolekulárnych vodíkových väzieb medzi zvyškami a1 a a5. H1 dimér bol potvrdený chromatografickou analýzou, čo naznačuje, že diméry reprezentovali funkčné stavy.
Kryštálová štruktúra MPXV H1 odhalila dva hotspoty pre vývoj nových antivírusových liekov. Kontaktné miesto diméru je hotspot jedinečný pre molekuly PTP/DSP. Inhibícia dimerizácie H1 by mohla potenciálne inhibovať dimerizáciu a defosforyláciu aktivovaného homodiméru fosfor-tyrozín STAT1. Druhým hotspotom je aktívne miesto, ktoré, aj keď sa nachádza okolo väzbových slučiek fosfátových iónov s porovnateľnými štruktúrami hlavného reťazca, má rôzne bočné reťazce, a preto môže byť zmenená substrátová špecificita, čím sa pripravuje pôda pre vývoj antivírusových liečiv.
Celkovo výsledky štúdie odhalili kryštálovú štruktúru H1 s vysokým rozlíšením, ktorá poskytuje pevný základ pre ďalšiu mechanistickú analýzu a vývoj nových antivírusových liekov proti novým vírusovým patogénom.
Tento spravodajský článok bol recenziou predbežnej vedeckej správy, ktorá nebola v čase uverejnenia recenzovaná. Od svojho počiatočného zverejnenia bola vedecká správa teraz recenzovaná a prijatá na publikovanie v akademickom časopise. Odkazy na predbežné a recenzované správy nájdete v časti Zdroje na konci tohto článku. Zobraziť zdroje
Referencie:
- 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.
.