Structure-based pKa prediction provides a thermodynamic basis for the role of histidines in pH-induced conformational transitions in dengue virus

pH:n aiheuttamat konformaatio-eronsiirrot dengueviruksessa ovat kriittisen tärkeitä viruksen kyvylle infektoida isännänsoluja. Viruksen kuoren muodostavat kuoriproteiinin heterodimeerit siirtyvät dimeeristä trimeerikonformaatioon alhaisen pH:n vallitessa kalvofuusion aikana. Aiemmissa tutkimuksissa on esitetty, että histidiinijäämien ionisoituminen alhaisessa pH:ssa on keskeistä tässä pH:n aiheuttamassa konformaatiomuutoksessa. Pyrimme käyttämään molekyylimallinnusta ja rakenteeseen perustuvaa pKa-ennustusta tarjotaksemme kvantitatiivisen perustan histidiinien roolille pH:n aiheuttamissa konformaatiomuutoksissa ja selvittääksemme, mitkä histidiinijäännökset ovat ensisijaisesti vastuussa tästä siirtymästä. Yhdistimme olemassa olevia kiteytys- ja kryoelektronimikroskopiatietoja rakentaaksemme dimeerin ja trimeerin konformaatioiden mallit kypsälle ja epäkypsälle virukselle. Tämän jälkeen loimme homologisia malleja neljälle DENV-serotyypille ja teimme rakennepohjaisen pKa-ennusteen Rosettan avulla. Tuloksemme osoittivat, että DENV:n konservoitujen histidiinien osajoukon pKa-arvot kuvaavat onnistuneesti termodynamiikkaa, joka on tarpeen pH:n aiheuttamien konformaatiomuutosten aikaansaamiseksi fuusion aikana. Tässä tunnistimme näiden pKa-arvojen taustalla olevat rakenteelliset tekijät ja vertasimme havaintojamme aiempiin kokeellisiin tuloksiin.