Investigação computacional da interação M2-1/Fosfoproteína do Vírus Sincicial Respiratório humano: explorando peptídeos miméticos como potenciais agentes antivirais

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Mazucato, Wan Suk Augusto [UNESP]
• Orientador(a): Caruso, Ícaro Putinhon [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biofísica molecular; Dinâmica molecular; hRSV
• Palavras-chave em Inglês: Molecular biology; Molecular dynamics
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/255541

O Vírus Sincicial Respiratório humano (hRSV) é um patógeno que causa infecções agudas do trato respiratório, como bronquiolite e pneumonia. Esse vírus apresenta alto potencial de contágio, afetando principalmente idosos e crianças até 2 anos de idade. Dentre as diversas proteínas envolvidas no processo replicativo do hRSV, destacamos a fosfoproteína P e a proteína M2-1, que interagem e facilitam a transcrição de todas as proteínas virais. Atualmente, estudos na literatura estabelecem que a interação entre essas proteínas é essencial para o processo de transcrição do hRSV, no qual a M2-1 atua como um fator de antiterminação da polimerase viral. Quando a interação M2-1/P é interrompida, o ciclo replicativo do vírus hRSV fica significativamente comprometido. O principal objetivo do presente estudo foi avaliar computacionalmente a ligação do domínio globular da proteína M2-1 (dgM2-1) à região helicoidal dos resíduos 90-110 da fosfoproteína P (peptídeo P90-110) utilizando simulações de dinâmica molecular e cálculos de energia livre de ligação. Além disso, buscou-se identificar as principais contribuições energéticas de resíduos do P90-110 envolvidos na interação com o dgM2-1 e propor mutações específicas no P90-110 que tinham potencial de aumentar a afinidade desse peptídeo mimético com o dgM2-1. Simulações de dinâmica molecular foram empregadas para avaliar a estabilidade da ligação dos quatro complexos cristalinos dgM2-1/P90-110 e, em seguida, foi empregada uma análise de clusterização para determinar uma estrutura representativa do complexo. A partir dessa estrutura representativa foi realizado um scan de alanina nos resíduos da região de alfa-hélice do peptídeo P90-110 para avaliar a contribuição energética para a ligação usando os métodos MM-PBSA, MM-GBSA e Integração Termodinâmica de Crescimento Rápido (ITCR). Através dos cálculos de energia de ligação via MM-PBSA, os resíduos carregados (Lys100, Lys103, Glu104 e Glu107) foram destacados com valores energéticos demasiados para a interação, o que se revelou com um viés do método. Para o método MM-GBSA, resíduos essenciais para a interação dgM2-1/P90-110 como Leu101 foram destacados, mas a incerteza estatística na determinação dos valores de energia mostrou-se como impeditivo para esse método. Já o método de ITCR apontou resíduos do P90-110 fundamentais para ligação ao dgM2-1, Leu101, Thr105, Thr108, Tyr102 e Ile106, que corroboram com resultados experimentais publicados na literatura e destacou os resíduos Phe98, Ser99, e Phe109 como pontos suscetíveis a mutações que poderiam dar origem a peptídeos miméticos do P90-110 com maior afinidade para o dgM2-1. A partir desses pontos suscetíveis de mutação foi proposto o peptídeo mimético FSF98/99/109YEY que apresentou uma afinidade (ΔΔG = –17,08 kJ/mol) e estabilidade conformacional (mais contatos moleculares e ligações de hidrogênio) significativamente maiores para a interação com o dgM2-1 em comparação com o peptídeo P90-110 selvagem. Vale destacar que o maior número de ligações de hidrogênio realizadas pelo peptídeo mimético FSF98/99/109YEY está diretamente relacionada com a contribuição dos resíduos mutados, o que demostra uma eficiência da estratégica computacional utilizada empregando o método ITCR. Com esses resultados foi proposto o peptídeo mimético FSF98/99/109YEY do P90-110 como um possível inibidor/bloqueador da interação M2-1/P, que pode ser testado experimentalmente. Em conclusão, o conhecimento gerado no presente trabalho pode ser útil para futuros estudos sobre as proteínas M2-1 e P e contribuir na busca por antivirais capazes de combater a infecção causa pelo hRSV atuando na interação M2-1/P que é importante para a processo do ciclo de replicação viral.