Planejamento de proteínas imunogênicas multi-epítopo visando o desenvolvimento de uma vacina de nova geração para a infecção do vírus Nipah
| Autor: | GALÚCIO, João Marco Pereira |
|---|---|
| Přispěvatelé: | TAUBE JÚNIOR, Paulo Sérgio |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA) Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA) instacron:UFOPA |
| Popis: | O Nipah (NiV) é um vírus zoonótico emergente pertencente à família Paramyxoviridae, envolvido em doenças respiratórias e neurológicas fatais em humanos. Recentemente, a Organização Mundial da Saúde (OMS) declarou o NiV como um patógeno prioritário para pesquisa e desenvolvimento de estratégias de diagnóstico, prevenção e tratamento. Devido à falta de medicamentos antivirais eficazes e a transmissibilidade em múltiplos hospedeiros, NiV representa um grande desafio para a saúde pública com o risco potencial de proliferação pandêmica ou aplicação como agente de bioterrorismo. No presente estudo, os epítopos virais foram preditos e selecionados de acordo com parâmetros físico-químicos, seletividade e afinidade a diferentes variantes do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) classes I e II. Em seguida, esses peptídeos foram conectados usando ligantes de resíduos. β-defensinas também foram adicionadas (como adjuvantes) aos modelos estruturais para aumentar a imunogenicidade. A antigenicidade, imunogenicidade, alergenicidade, bem como as propriedades físico-químicas das estruturas de proteínas multi-epítopo projetadas também foram avaliadas usando métodos computacionais. Simulações de docagem molecular e de dinâmica molecular foram realizadas entre os modelos projetados com quatro receptores tolllike humanos, para explorar o modo de ligação e a estabilidade do complexo antígeno-TLR. Também foram analisadas as interações entre cada epítopo predito e estruturas de MHC-I e MHC-II, usando modelagem molecular. Finalmente, a adaptação de códons das sequências de cDNA projetadas e análises de expressão in silico usando sistemas bacterianos (Escherichia coli) foram realizadas para permitir um melhor desempenho para a expressão heteróloga das proteínas imunogênicas. Os modelos de proteínas propostos se mostraram como potencialmente antigênicos e não alergênicos; e contêm epítopos imunodominantes provenientes de todas as proteínas virais antigênicas. Ambos os modelos moleculares demonstraram ter afinidade e seletividade satisfatórias com o TLR3. Os epítopos conservados e não tóxicos selecionados mostraram um alto potencial para formar interação molecular estável com várias moléculas de MHC que cobrem mais de 98,0% da população humana em todo o mundo. Além disso, a análise das sequências de cDNA de ambos os modelos foi predita com expressão adequada em linhagens hospedeiras bacterianas, o que poderia facilitar ainda mais sua expressão heteróloga. Em conjunto, as análises computacionais forneceram insights sobre proteínas multi-epítopos biologicamente viáveis para vacinas candidatas contra o NiV que fornecem uma compreensão importante sobre a imunogenicidade das proteínas virais, constituindo-se como modelos com propriedades otimizadas para o desenvolvimento de vacinas de próxima geração. Nipah (NiV) is an emerging zoonotic virus belonging to the Paramyxoviridae family, involved with fatal respiratory and neurological diseases in humans. Recently, the World Health Organization (WHO) declared NiV as a priority pathogen for research and development of diagnostic, prevention, and treatment strategies. Due to the lack of effective antivirals drugs and its potential transmissibility in humans, NiV represents a great public health challenge with the potential risk of pandemic proliferation or application as bioterrorism agent. In the present study, using immunoinformatics and molecular modeling approaches, we designed multiepitope proteins recognized by T and B cell lymphocytes using epitopes conserved among known strains of NiV. The predicted epitopes were selected according to physicochemical parameters, selectivity, and affinity binding to major histocompatibility complex (MHC) classes I and II. Then, these polypeptide chains were bonded using residues linkers. β-defensin adjuvants were also added to the structural models to increase immunogenicity. The antigenicity, immunogenicity, allergenicity, as well as, the physicochemical properties of the designed multi-epitope proteins structures were also evaluated using computational methods. Molecular docagem and molecular dynamics simulations were performed between models designed with four human toll-like receptors, to explore the binding mode and stability of the TLR antigen complex. The interactions between each predicted epitope and MHC-I and MHCII structures were also analyzed, using molecular modeling. Finally, the codon adaptation of the projected cDNA sequences and in silico expression analyzes using bacterial systems (Escherichia coli) were performed to allow a better performance for the heterologous expression of the immunogenic proteins. The proposed protein models were shown to be potentially antigenic and non-allergenic; and contain immunodominant epitopes from all antigenic viral proteins. Both molecular models have demonstrated satisfactory affinity and selectivity with TLR3. The selected conserved and non-toxic epitopes showed a high potential to form stable molecular interaction with various MHC molecules that cover more than 98.0% of the human population worldwide. In addition, the analysis of the cDNA sequences of both models was predicted with adequate expression in bacterial host lines, which could further facilitate their heterologous expression. Together, the computer analysis provided insights into biologically viable multiepitope proteins for candidate NiV vaccines that provide an important understanding of the immunogenicity of viral proteins, constituting models with properties optimized for the development of next generation vaccines. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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