Estudo in silico da reatividade cruzada entre epitopos de hantavírus

Abstract

Diariamente, o organismo humano é desafiado através da invasão de patógenos. No caso da invasão viral, o principal meio de defesa ocorre através do Receptor de Linfócito T (TCR), o qual interage com o peptídeo viral (epitopo) que é apresentado pelo Complexo Principal de Histocompatibilidade de classe I (MHC-I). Dada a imensidão de epitopos possíveis e a limitação do organismo em possuir um único TCR para reconhecer cada antígeno, o sistema imunológico desenvolveu o mecanismo de reatividade cruzada, através do qual um mesmo TCR pode reconhecer diferentes epitopos virais. Nesse trabalho nos propomos a estudar a seqüência da proteína de nucleocapsídeo (proteína N) de diferentes espécies do gênero Hantavírus através de uma abordagem in silico, utilizando ferramentas de imunoinformática. No primeiro trabalho (capítulo dois) apresentamos uma revisão sobre o uso de ferramentas de imunoinformática na resolução de problemas relacionados à imunogenicidade. No terceiro capítulo, analisamos a seqüência de aminoácidos da proteína N de 34 espécies do gênero Hantavírus. Nossos resultados mostraram que epitopos murinos localizam-se preferencialmente em áreas conservadas dentro do alinhamento de sequencias da proteína N. Duas regiões da proteína N – N94-101 e N180-188 - de três espécies virais – Sin Nombre (SNV), Puumala (PUUV) e Hantaan (HTNV) - possuem aminoácidos com grande similaridade físico-química, mas geram respostas imunológicas diferenciadas. Portanto, no quarto capítulo, nosso objetivo foi construir os complexos pMHC referentes às regiões N94-101 e N180-188 da proteína N das espécies SNV, PUUV e HTNV através de uma abordagem in silico desenvolvida pelo nosso grupo e analisar as diferenças estruturais e moleculares que possam estar envolvidas na indução da resposta imunológica diferenciada observada in vitro. Nossos resultados mostram uma diferença no padrão de cargas entre os complexos pMHC de SNV/PUUV e HTNV referente à região N94-101 e uma diferença na topologia referente à região N180-188. Nosso trabalho foi o primeiro a analisar os mecanismos de reatividade cruzada entre epitopos da proteína N de espécies virais do gênero Hantavírus a partir da construção de complexos pMHC partindo da estrutura primária dos epitopos. Ainda, ao final da dissertação, é apresentado um trabalho que visa, através da docagem e dinâmica molecular, diferenciar bons e maus ligantes de MHC-I.

The human organism is constantly challenged against several pathogens. In the viral context, the main defense occurs through T Lymphocyte Receptor (TCR) which interacts with the viral peptide (epitope) presented by the Major Histocompatibility Complex of class I (MHC-I). Since there is an infinitude of epitopes and the organism could not be able to accommodate one single TCR for each epitope, the immune system developed the cross-reactivity response, where the same TCR could recognize several viral epitopes. In this work, we studied the nucleocapside (N) protein sequence from several species of the Hantavirus genus through an in silico approach, using immunoinformatics tools. In the first work (second chapter) we presented a review about the use of immunoinformatics tools to solve issues concerning immunogenicity. In the third chapter, we analyzed the N protein sequence from 34 hantaviruses species. Our results have shown that murine epitopes are preferentially localized over conserved areas of the N protein alignment. Two N protein regions – N94-101 and N180-188 – from three different species – Sin Nombre (SNV), Puumala (PUUV) and Hantaan (HTNV) – have remarkable physical-chemical similarity, however, generated different immunological responses. Based on that, in the fourth chapter we aimed to construct pMHC complexes from N94-101 and N180-188 regions from SNV, PUUV and HTNV, through an in silico approach developed by our research group, to analyze structural and molecular differences that would be involved in the differential immunological response induction observed in vitro. Our results point to a difference of the charges distribution on the pMHC complexes from SNV/PUUV and HTNV in the N94-101 region and topology differences in the N180-188 region. Our work was the first to analyze the cross-reactivity mechanisms among epitopes of the N protein from hantaviruses species through in silico construction of pMHC complexes from linear epitope sequence. Also, at the end, it will be presented a work that uses molecular docking and molecular dynamics, attempting to differentiate good and bad MHC-I ligands.