Estudo da interação de peptídeos miméticos e moléculas polianiônicas com o domínio globular da proteína M2-1 do Vírus Sincicial Respiratório humano

Abstract

Como uma das principais causas de doenças respiratórias agudas em todo o mundo, o Vírus Sincicial Respiratório Humano (hRSV) destaca-se como agente etiológico de infecções respiratórias agudas, como bronquiolite e pneumonia, especialmente em recém-nascidos, crianças e idosos. Os tratamentos licenciados disponíveis contra o hRSV são apenas o Palivizumab, um anticorpo monoclonal, e a ribavirina, uma análoga de nucleotídeo, que têm mostrado reações diversas, além de serem de alto custo. A proteína M2-1 do hRSV atua como um fator antiterminação na síntese de RNA viral, ligando-se ao RNA mensageiro por meio da mediação da fosfoproteína P, que interage com o domínio globular da M2-1 (dgM2-1). Por sua ligação à P, o dgM2-1 desempenha um papel importante na replicação viral, apresentando-se como um potencial alvo para o desenvolvimento de antivirais que inibam a interação M2-1/Fosfoproteína, impedindo a continuidade da transcrição. Nesse sentido, o presente trabalho consistiu em caracterizar a interação do dgM2-1 com possíveis inibidores de sua ligação à P, por meio de duas estratégias: interação com peptídeos miméticos, obtidos pelo design de fármacos baseado em estrutura, e interação com os poliânions Heparina e Enoxaparina (glicosaminoglicanos). Para estes fins, foram empregadas técnicas de espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e de Fluorescência e para determinar aspectos estruturais e biofísico-químicos da ligação dgM2-1/peptídeos e dgM2-1/poliânions. Os resultados obtidos para os peptídeos miméticos demonstraram que o peptídeo com tripla mutação, FSF98/99/109/YEY, apresentou uma tendência de maior afinidade ao dgM2-1 em relação ao peptídeo selvagem, P90-110. Em relação à interação com os glicosaminoglicanos, a Heparina mostrou uma maior afinidade ao dgM2-1 em relação à Enoxaparina. A análise termodinâmica indicou que a ligação da Enoxaparina ao dgM2-1 apresenta essencialmente contribuição de interação eletrostática, enquanto para a Heparina observou-se contribuições específicas de ligações de Hidrogênio e interações de van der Waals. Destarte, este trabalho corrobora com o desenvolvimento de novas estratégias de combate às infecções causadas pelo hRSV, baseando-se no potencial emprego de peptídeos e poliânions que poderiam inibir/bloquear a função da M2-1 com parceiros biológicos como a fosfoproteína e RNA viral.

As one of the main causes of acute respiratory diseases worldwide, Human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) stands out as the etiological agent of acute respiratory infections, such as bronchiolitis and pneumonia, particularly affecting newborns, children, and the elderly. The only licensed treatments available against hRSV are Palivizumab, a monoclonal antibody, and ribavirin, a nucleotide analogue, which have shown variable responses and are high in cost. The hRSV M2-1 protein acts as an anti-termination factor in viral RNA synthesis, binding to messenger RNA through mediation by the phosphoprotein P, which interacts with the core domain of M2-1 (cdM2-1). Through its binding to P, cdM2-1 plays a significant role in viral replication, presenting itself as a potential target for the development of antivirals that inhibit the M2-1/Phosphoprotein interaction, thereby preventing the continuation of transcription. In this regard, the present study aimed to characterize the interaction of cdM2-1 with possible inhibitors of its binding to P, through two strategies: interaction with mimetic peptides, obtained through structure-based drug design, and interaction with the polyanions Heparin and Enoxaparin (glycosaminoglycans). For these purposes, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Fluorescence spectroscopy techniques were employed to determine structural and biophysical-chemical aspects of cdM2-1/peptide and cdM2-1/polyanion binding. The results obtained for the mimetic peptides demonstrated that the peptide with a triple mutation, FSF98/99/109/YEY, showed a tendency for higher affinity to cdM2-1 compared to the wildtype peptide, P90-110. Regarding interaction with glycosaminoglycans, Heparin showed greater affinity to cdM2-1 compared to Enoxaparin. Thermodynamic analysis indicated that Enoxaparin’s binding to cdM2-1 is essentially driven by electrostatic interaction, whereas Heparin showed specific contributions from Hydrogen bonds and van der Waals interactions. Thus, this work supports the development of new strategies to combat infections caused by hRSV, based on the potential use of peptides and polyanions that could inhibit/block M2-1 function with biological partners such as phosphoprotein and viral RNA.