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

pH-induced conformational changes in dengue virus (DENV) are critical to its ability to infect host cells. A vírusburkot alkotó burkolófehérje heterodimerei alacsony pH-nál a membránfúzió során dimerből trimer konformációba váltanak. Korábbi tanulmányok azt sugallták, hogy a hisztidin-maradékok ionizációja alacsony pH-nál központi szerepet játszik ebben a pH-indukált konformációváltozásban. Arra törekedtünk, hogy molekulamodellezéssel és szerkezetalapú pKa-előrejelzéssel kvantitatív alapot szolgáltassunk a hisztidinek pH-indukált konformációváltozásban betöltött szerepére, és azonosítsuk, hogy mely hisztidin-maradékok felelősek elsősorban ezért az átmenetért. A meglévő kristallográfiai és krio-elektronmikroszkópiai adatokat kombináltuk, hogy az érett és éretlen vírus dimer és trimer konformációinak sablonjait megkonstruáljuk. Ezután homológiamodelleket hoztunk létre a négy DENV-szerotípusra, és szerkezetalapú pKa-előrejelzést végeztünk a Rosetta segítségével. Eredményeink azt mutatták, hogy a DENV-ben konzervált hisztidinek egy részhalmazának pKa értékei sikeresen rögzítik a fúzió során bekövetkező pH-indukált konformációs változásokhoz szükséges termodinamikát. Itt azonosítottuk az e pKa értékek hátterében álló szerkezeti meghatározókat, és összehasonlítottuk eredményeinket korábbi kísérleti eredményekkel.