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. Heterodimery białek otoczki wirusa przechodzą z konformacji dimeru do trimeru w niskim pH podczas fuzji z błoną. Poprzednie badania sugerowały, że jonizacja reszt histydynowych w niskim pH jest kluczowa dla tej zmiany konformacyjnej indukowanej przez pH. Staraliśmy się wykorzystać modelowanie molekularne z przewidywaniem pKa na podstawie struktury, aby zapewnić ilościowe podstawy dla roli histydyn w zmianach konformacyjnych indukowanych pH i zidentyfikować, które reszty histydynowe są głównie odpowiedzialne za to przejście. Połączyliśmy istniejące dane krystalograficzne i dane z mikroskopii elektronowej, aby skonstruować szablony konformacji dimeru i trimeru dla dojrzałego i niedojrzałego wirusa. Następnie wygenerowaliśmy modele homologiczne dla czterech serotypów DENV i przeprowadziliśmy przewidywanie pKa w oparciu o strukturę przy użyciu programu Rosetta. Nasze wyniki wykazały, że wartości pKa podzbioru konserwatywnych histydyn w DENV z powodzeniem oddają termodynamikę niezbędną do wywołanych przez pH zmian konformacyjnych podczas fuzji. Zidentyfikowaliśmy strukturalne determinanty leżące u podstaw tych wartości pKa i porównaliśmy nasze odkrycia z wcześniejszymi wynikami eksperymentalnymi.