Estudo por simulação computacional da separação de fase líquido-líquido da proteína M2-1 do vírus sincicial respiratório humano

Abstract

O Vírus Sincicial Respiratório humano (hRSV) é um dos agentes patológicos de infecções respiratórias agudas mais comum em recém-nascidos, crianças e idosos. Assim como outros vírus, a replicação do hRSV ocorre em organelas não membranares chamadas corpos de inclusão (IB). Estudos demonstraram que os IBs do hRSV são condensados líquidos formados por meio de um processo de separação de fase líquido-líquido (LLPS) promovido conjuntamente pela nucleoproteína N, fosfoproteína P, proteína L, fator de antiterminação transcricional M2-1 e RNA viral, que constituem a fábrica viral. Nesse contexto, a proteína M2-1 apresenta um papel chave na formação de condensados tripartidos com as proteínas N e P, modulando seu tamanho por meio da interação com a fosfoproteína. Vale destacar que a M2-1 sozinha apresenta uma propensão para a formação de condensados líquidos via LLPS que, na presença de RNA, dão origem a coacervados proteína/RNA dirigidos eletrostaticamente. Recentemente, foi reportada a ação de compostos antivirais na inibição da replicação do hRSV por meio da desorganização e alteração das propriedades físicas dos condensados líquidos dos IBs, tendo como alvo a M2-1 e seu processo de LLPS. Dessa forma, a presente proposta visa caracterizar aspectos estruturais e energéticos do processo de LLPS da M2-1 empregando simulações computacionais. O desenvolvimento de um modelo teórico para a LLPS da M2-1 poderá fornecer uma ferramenta importante para auxiliar na compreensão das bases moleculares dessa transição de fase, tanto com relação a questões físico-químicas (força iônica e pH), que são fundamentais para entender seu papel biológico para o vírus, quanto com relação a interação com poliânions como RNA, um parceiro biológico. Portanto, o presente projeto poderá contribuir com o desenvolvimento de uma nova estratégia de combate às infecções causadas pelo hRSV, tendo como alvo a formação e estabilidade dos condensados líquidos dos IBs que são modulados pela LLPS da M2-1.

Human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) is one of the most common pathological agents of acute respiratory infections in newborns, children, and the elderly. Like other viruses, hRSV replication occurs in non-membrane organelles called inclusion bodies (IB). Studies have demonstrated that hRSV IBs are liquid condensates formed through a liquid-liquid phase separation (LLPS) process jointly promoted by nucleoprotein N, phosphoprotein P, protein L, transcriptional antitermination factor M2-1, and viral RNA, which constitute the viral factory. In this context, the M2-1 protein plays a key role in forming tripartite condensates with the N and P proteins, modulating their size by interacting with the phosphoprotein. It is worth noting that M2-1 alone has a propensity for forming liquid condensates via LLPS that give rise to electrostatically directed protein/RNA coacervates in the presence of RNA. Recently, the action of antiviral compounds in inhibiting hRSV replication was reported by disorganizing and altering the physical properties of IB liquid condensates, specifically targeting M2-1 and its LLPS process. Therefore, the present proposal uses computational simulations to characterize structural and mechanical aspects in forming liquid condensates formed by the LLPS of M2-1. The development of a theoretical model for the LLPS of hRSV M2-1 could provide an important tool to assist in understanding the molecular bases of this phase transition, both to physicochemical issues (ionic strength and pH), which are fundamental to understanding its biological role for the virus, as well as concerning its interaction with polyanions such as RNA, a biological partner. Therefore, the present project aims to contribute to the development of a new strategy to combat infections caused by hRSV, targeting the formation and stability of IB liquid condensates that the LLPS of the M2-1 modulates.