Structuurgebaseerde pKa voorspelling levert een thermodynamische basis voor de rol van histidines in pH-geïnduceerde conformatie-overgangen in dengue virus

pH-geïnduceerde conformatieveranderingen in dengue virus (DENV) zijn van cruciaal belang voor zijn vermogen om gastheercellen te infecteren. De heterodimeren van het omhullende eiwit die de virale omhulling vormen verschuiven van een dimeer naar een trimer conformatie bij lage pH tijdens membraanfusie. Eerdere studies hebben gesuggereerd dat de ionisatie van histidine residuen bij lage pH een centrale rol speelt in deze pH-geïnduceerde conformatieverandering. Wij probeerden moleculaire modellering met structuur-gebaseerde pKa voorspelling te gebruiken om een kwantitatieve basis te leggen voor de rol van histidines in pH-geïnduceerde conformatieveranderingen en te identificeren welke histidine residuen primair verantwoordelijk waren voor deze overgang. We combineerden bestaande kristallografische en cryo-elektronenmicroscopische gegevens om templates te construeren van de dimeer- en trimerconformaties voor het mature en immature virus. Vervolgens genereerden we homologiemodellen voor de vier DENV serotypes en voerden structuur-gebaseerde pKa voorspellingen uit met Rosetta. Onze resultaten toonden aan dat de pKa waarden van een subset van geconserveerde histidines in DENV met succes de thermodynamica vastleggen die nodig is om pH-geïnduceerde conformatieveranderingen tijdens fusie aan te sturen. Hier identificeren we de structurele determinanten die ten grondslag liggen aan deze pKa waarden en vergelijken onze bevindingen met eerdere experimentele resultaten.