Using computational and experimental methods to provide a global characterization of viral fusion peptides

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Rationally Designed Antiviral Proteins Targeting SARS-CoV-2

Publication . Parreiras, Susana Catapirra Magessi; Lousa, Diana; Vicente, João

O SARS-CoV-2 é o vírus responsável pela atual pandemia COVID-19, que causou >400 mi-lhões de infeções e >5 milhões de mortes, a datar de Fevereiro de 2022. Apesar dos esforços de vacinação, continua a ser urgente desenvolver estratégias para controlar a infeção e tratar as pes-soas infetadas que apresentam sintomas. O SARS-CoV-2 é um vírus de RNA de sentido positivo que pertence à família Coronaviridae. A sua estrutura externa é esférica, sendo encapsulado por uma membrana viral e, de forma a infetar a célula hospedeira, precisa de fundir a sua membrana com a membrana desta célula. Uma das proteínas que está ligada à membrana viral do vírus é a proteína spike (S), que é composta por duas subunidades: S1, que contém um domínio de ligação ao recetor (RBD) respon-sável pela ligação ao recetor da célula hospedeira, e S2, que facilita a fusão membranar entre as membranas do vírus e da célula do hospedeiro. Assim, esta proteína é a principal responsável pela capacidade do vírus de entrar nas células hospedeiras, tornando-a num dos alvos terapêuticos mais promissores dos coronavírus. O objetivo deste trabalho era conceber e produzir proteínas antivirais que pudessem impedir a interação entre as duas proteínas e, assim, bloquear a infeção. Estas proteínas são concebidas para se ligarem à região do RBD e bloquear a sua interação com o recetor hospedeiro, a enzima conversora da angiotensina-2 (ACE2). Numa primeira etapa, várias proteínas antivirais foram computacionalmente concebidas com o programa Rosetta, com base nas interações entre a ACE2 e o domínio de ligação ao recetor da proteína S. Posteriormente, realizaram-se simulações de dinâmica molecular (MD) de três candida-tos, tanto livres em solução como em complexo com o RBD, a fim de testar a sua interação com esta proteína. Seguiu-se uma validação experimental que começou com a expressão e purificação dos três candidatos. Após a obtenção de frações puras, a estrutura secundária e a estabilidade tér-mica destas proteínas foram testadas, respetivamente, por espetropolarimetria de dicroísmo circular no UV distante e fluorimetria de varrimento diferencial. A fim de avaliar a afinidade de cada candida-to para com o RBD, foi utilizada a ressonância plasmónica de superfície. Finalmente, foram realiza-dos ensaios de neutralização para estudar a capacidade destas proteínas se ligarem ao RBD. Os resultados experimentais mostram que uma das proteínas concebidas representa uma estratégia terapêutica promissora que será ainda melhorada no futuro.

2022-03-24Dissertação de mestrado

Acesso aberto

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Entidade financiadora

Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Programa de financiamento

3599-PPCDT

Número da atribuição

PTDC/CCI-BIO/28200/2017