Strukturbaseret pKa-forudsigelse giver et termodynamisk grundlag for histidiners rolle i pH-inducerede konformationsovergange i denguevirus

PH-inducerede konformationsændringer i denguevirus (DENV) er afgørende for dens evne til at inficere værtsceller. De heterodimerer af omslagsproteiner, der udgør virusomslaget, skifter fra en dimer- til en trimer-konformation ved lav pH under membranfusion. Tidligere undersøgelser har antydet, at ioniseringen af histidinrester ved lav pH er central for denne pH-inducerede konformationsændring. Vi søgte at anvende molekylær modellering med strukturbaseret pKa-forudsigelse for at tilvejebringe et kvantitativt grundlag for histidinernes rolle i pH-inducerede konformationsændringer og identificere, hvilke histidinrester der primært var ansvarlige for denne overgang. Vi kombinerede eksisterende krystallografiske og kryo-elektronmikroskopiske data for at konstruere skabeloner af dimer- og trimerkonformiteterne for den modne og umodne virus. Vi genererede derefter homologimodeller for de fire DENV-serotyper og foretog strukturbaseret pKa-forudsigelse ved hjælp af Rosetta. Vores resultater viste, at pKa-værdierne for en delmængde af konserverede histidiner i DENV med succes indfanger den termodynamik, der er nødvendig for at drive pH-inducerede konformationsændringer under fusion. Her identificerede vi de strukturelle determinanter, der ligger til grund for disse pKa-værdier, og sammenlignede vores resultater med tidligere eksperimentelle resultater.