Processos preliminares da infecção viral: estudo estereoquímico da proteína E do Dengue

• Main Author: Soares, Ricardo Oliveira dos Santos
• Other Authors: Caliri, Antonio
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2013
• Subjects: ajuste induzido; dengue; dinâmica molecular; domain III; domínio III; E protein; envelope lipídico; fosfolipase.; induced fit; lipid envelope; molecular dynamics; phospholipase.; proteína E
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60136/tde-24092013-160927/

A Infecção pelo dengue afeta todas as regiões tropicais e subtropicais do globo, registra aproximadamente 390 milhões de casos por ano, e se destaca como um problema emergente de proporções crescentes, especialmente no Brasil, que atualmente responde por 60% dos casos no continente americano. Assim, ações para criar, adaptar e atender as condições para promover avanços na compreensão do processo de infecção pelo vírus em nível molecular pode ser de grande valor, tanto para enfrentar os desafios impostos pela conjuntura atual do dengue, quanto pela possibilidade de ampliar o conhecimento de mecanismos moleculares para outros vírus relacionados. Aqui, focando na proteína E do envelope do vírus do dengue, abordamos o problema da infecção viral sob os aspectos estruturais da proteína do envelope (E) quando enfrenta as condições ambientais distintas ao longo do caminho desde o trato digestivo do vetor exotérmico até a maquinaria celular do hospedeiro homeotérmico. Para este efeito, empregamos simulações de Dinâmica Molecular, avaliando e quantificando os processos de rearranjo conformacional do o domínio III isolado da proteína E dos quatro sorotipos de dengue, os quais são induzidos por alterações nos parâmetros termodinâmicos intensivos (pH 3, 5 e 7, T = 298K e 310K). Além disso, a configuração quaternária pentarradial de cinco domínios III é estudada, correlacionando flexibilidades específicas das regiões de loops a ajuste induzido a eventuais ligantes. Nós também verificamos a estabilidade estrutural do complexo DIII com o fragmento da região ligante de antígeno de um anticorpo monoclonal (Fab 1A1D-2), bem como as forças de interação entre a interface de ligação, identificando resíduos-chave. Além disso, os eventos relacionados com a interação da proteína E (tanto na forma monomérica quanto na dimérica) com o envelope lipídico viral são minuciosamente estudados, abrindo o caminho para um possível estudo centrado na formação de trímeros da proteína E, levando à fusão de membranas e subsequente inoculação do RNA viral no citoplasma. Finalmente, alternativas são propostas para a compreensão do mecanismo de ação da fosfolipase do veneno de Crotalus durissus terrificus - a cascavel sul-americana, que tem se mostrado eficaz na inibição in vitro da infecção pelo vírus do dengue. === Dengue infection burdens all tropical and subtropical regions of the globe, registers approximately 390 million cases annually, and stands out as an emerging problem of increasing proportions, especially in Brazil, which currently accounts for 60% of cases in the American continent. Thus, actions to create, adapt and meet conditions to promote advances in understanding the process of virus infection at the molecular level can be of great value both to meet the challenges posed by current conjuncture of dengue, and for the possibility to extend the knowledge of the molecular mechanisms to related viruses. Here, focusing on the E protein of the dengue virus envelope, we address the problem of viral infection under stereochemical aspects of the envelope (E) protein when it undergoes the distinct environmental conditions along the pathway from the exothermic vector\'s digestive tract to the homeothermic host\'s cell machinery. To this end, we employ molecular dynamics to assess and quantify the processes of conformational rearrangement of isolated domain III of the E protein of the four serotypes of dengue, as induced by changes on intensive thermodynamic parameters (pH 3, 5 and 7; T = 298K and 310K). Further, the 5-fold quaternary configuration of five domains III is studied, correlating specific loop regions flexibilities with induced fit with eventual ligands. We also check the structural stability and interaction forces between the interface of the complex DIII and the antigen binding fragment of a monoclonal antibody (Fab 1A1D-2), identifying key residues. Additionally events related to the interaction of the E protein (both as a monomer and as a dimer) with the viral membrane are thoroughly studied, paving the way for a possible study focused on the formation of trimers of E protein, leading to membrane fusion and subsequent inoculation of viral RNA in the cytoplasm. Finally, alternatives are proposed for understanding the mechanism of action of the phospholipase from the venom of Crotalus durissus terrificus - the South American rattlesnake, which has proven effective in vitro inhibition of Dengue virus infection.