Medicina molecular y genética

Imágenes de estructuras de GP de envoltura de ébola de alta y baja resolución compuestas con modelos in silico de secciones difíciles de resolver

Abstract

Garry W Lynch, Stefanie S Portelli, Siu Wai Wong, Maria Rocha Costa, Ana Paula Mello Lemgruber, Peter Williamson, John S Sullivan, Robert Booy y Bret Church W

La glicoproteína de superficie del virus del Ébola, GP, facilita la unión a receptores, la infección celular y la citopatología, y es un objetivo principal para la protección inmunológica. La estructura del núcleo central de GP y el objetivo de anticuerpos para la cepa Zaire Mayinga de Ébola de 1976 se ha resuelto mediante cristalografía de rayos X (p. ej., pdb-ID: 3CSY). Pero otras regiones importantes de GP han desafiado la determinación de la estructura cristalina. Estas incluyen el dominio similar a la mucina apical (MLD) que contiene sitios inmunoprotectores y es más distal a la membrana, y la región C terminal proximal a la membrana (meD) donde GP está unida a la superficie del virus del Ébola. Una estrategia basada en la estructura molecular en el diseño de vacunas necesita un conocimiento detallado de la estructura fina de los sitios expuestos para la orientación inmunológica. Para abordar la falta de estructuras MLD y meD, hemos realizado un modelado computacional de esas regiones utilizando los programas iTasser, Phyre2 y CABS-flex. Las estructuras modelo MLD candidatas para la cepa Mayinga de 1976 se examinaron para determinar su continuidad y ajuste con el núcleo 3CSY y se probaron más a fondo para determinar su cumplimiento 3D para su ajuste dentro de los límites espaciales de un tomógrafo crioelectrónico de trímero GP de baja resolución (EMDB-ID: EMD-6003). Bajo estas restricciones, solo 1 de los 6 modelos MLD iniciales generados por iTasser o Phyre2 cumplió con los criterios estructurales requeridos de continuidad, orientación y ajuste espacial. Esa estructura de mejor ajuste (MLDm1p1) se evaluó adicionalmente utilizando el análisis geométrico MolProbity, así como mediante la generación de estructuras altamente similares y compatibles (por ejemplo, MLDm2c2) mediante el programa CABS-flex. En particular, se documentaron sitios de anticuerpos protectores del MLD mapeados a la superficie del ápice MLDm1p1, como se anticipó para la funcionalidad del dominio o la exposición al ataque de anticuerpos. Estos estudios describen el mejor ajuste próximo a los modelos in silico de las regiones MLD y meD de GP para una mejor comprensión molecular y diseño de terapias. Se continúa con la validación bioquímica e inmunológica y el refinamiento de los modelos para establecer sus compatibilidades bioestructurales y su valor para informar sobre la estructura-función del GP y su potencial como objetivo inmunológico.