Estrutura e função dos peptídeos de fusão da glicoproteína spike do SARS-CoV

Resumo

O domínio S2 da glicoproteína spike (S) do coronavírus (CoV) causador da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS) é responsável diretamente pela fusão das membranas celular e viral. Peptídeos de fusão (FP), segmentos relativamente hidrofóbicos localizados na região N-terminal da subunidade S2, desempenham papel crucial neste processo. Embora muita informação tenha sido obtida nos últimos anos, muitos aspectos do mecanismo molecular de fusão de membranas mediadas por glicoproteínas virais ainda não estão totalmente compreendidos. Especificamente, muitas questões concernentes à localização exata e à sequência dos peptídeos de fusão de coronavírus, assim como a estrutura, dinâmica e topologia dessas moléculas em bicamadas lipídicas ainda precisam ser respondidas. Neste projeto, pretendemos, portanto, empregar uma variedade de técnicas experimentais e computacionais para abordar tais questões sob diferentes perspectivas. Particularmente, estamos interessados em um estudo estrutural e funcional comparativo entre três sequências peptídicas originalmente sugeridas como candidatas a FPs da proteína S do SARS-CoV e seus correspondentes mutantes não-fusogênicos para entendermos o papel de cada segmento para a reação de fusão. Também é de nosso interesse obter uma caracterização termodinâmica completa da interação dos peptídeos wild type e seus respectivos mutantes com modelos de membranas biológicas. Tais informações também poderão ser determinadas via técnicas avançadas de dinâmica molecular, onde o perfil de energia livre de ligação, inserção e enovelamento dos peptídeos em bicamadas lipídicas pode ser obtido. O conhecimento da estrutura e da topologia em membranas desses importantes segmentos proteicos assim como a natureza das interações entre fosfolipídios e peptídeos de membranas são importantes para elucidar alguns dos passos do complexo e orquestrado mecanismo de fusão mediado pela glicoproteína viral. Adicionalmente, além de serem relevantes na estabilização e oligomerização da subunidade S2, o domínio transmembrana da proteína S do SARS-CoV também desempenha um papel fundamental no processo de fusão. No entanto, nenhuma explicação estrutural foi fornecida para a elucidação da função precisa desse domínio. Essa proposta tem como objetivo adicional, portanto, a determinação da estrutura, orientação e estado oligomérico deste segmento embebido em modelos de membranas biológicas. Com isto, pretendemos mapear em nível molecular as regiões de interesse para o processo de fusão de membranas, construindo, assim, uma descrição detalhada e ampla do fenômeno.