Strukturbasierte pKa-Vorhersage liefert eine thermodynamische Grundlage für die Rolle von Histidinen bei pH-induzierten Konformationsübergängen im Dengue-Virus

pH-induzierte Konformationsänderungen im Dengue-Virus (DENV) sind entscheidend für dessen Fähigkeit, Wirtszellen zu infizieren. Die Hüllprotein-Heterodimere, aus denen die Virushülle besteht, wechseln bei niedrigem pH-Wert während der Membranfusion von einer Dimer- zu einer Trimerkonformation. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Ionisierung von Histidinresten bei niedrigem pH-Wert für diese pH-induzierte Konformationsänderung von zentraler Bedeutung ist. Wir haben versucht, mit Hilfe von Molecular Modelling und strukturbasierter pKa-Vorhersage eine quantitative Grundlage für die Rolle der Histidine bei pH-induzierten Konformationsänderungen zu schaffen und zu ermitteln, welche Histidinreste in erster Linie für diesen Übergang verantwortlich sind. Wir kombinierten vorhandene kristallographische und kryo-elektronenmikroskopische Daten, um Vorlagen der Dimer- und Trimerkonformationen für das reife und unreife Virus zu erstellen. Anschließend erstellten wir Homologiemodelle für die vier DENV-Serotypen und führten mit Rosetta eine strukturbasierte pKa-Vorhersage durch. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die pKa-Werte einer Untergruppe von konservierten Histidinen in DENV erfolgreich die Thermodynamik erfassen, die notwendig ist, um pH-induzierte Konformationsänderungen während der Fusion zu bewirken. Hier haben wir die strukturellen Determinanten identifiziert, die diesen pKa-Werten zugrunde liegen, und unsere Erkenntnisse mit früheren experimentellen Ergebnissen verglichen.