Determinação, síntese e aplicação de peptídeos imunogênicos da proteína estrutural S do vírus SARS-CoV-2

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Data

2022-06-21

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A Pandemia de COVID-19 já custou ao mundo incontáveis perdas humanas, sociais e econômicas. SARS-CoV-2, seu agente etiológico, é um Betacoronavirus envelopado com um genoma composto por RNA de fita simples e senso positivo que codifica quatro proteínas estruturais, sendo a glicoproteína Spike a mais importante devido a sua função de reconhecer o receptor ACE2 e ancorar o vírus na superfície da células hospedeira. Dado o knowhow de nosso grupo em desenvolver métodos diagnósticos inovadores para vírus de RNA, o presente trabalho propôs identificar e caracterizar na glicoproteína Spike alvos moleculares para serem aplicados em um sensor imunoeletroquímico. Para tal, um método combinatório baseado em inteligência artificial identificou 13 potenciais sítios imunodominantes espalhados por toda proteína S. Estes sítios variam de 12 a 22 aminoácidos de extensão. Através de experimentos de Dinâmica Molecular pudemos caracterizar tais epítopos e avaliar parâmetros bioquímicos e biofísicos importantes para o processo de interação antígeno-anticorpo. Foi constatado que tanto a proteína S quanto os nossos sítios apresentam boa estabilidade conformacional. Também pudemos avaliar a Área Superficial Acessível ao Solvente (SASA) em duas condições e determinar que, para os epítopos encontrados na região RBD, a mais relevante para o reconhecimento dos anticorpos, essa acessibilidade varia de acordo com a conformação adotada pelo RBD. Quando este encontra-se fechado, os epítopos estão mais inacessíveis, e quando ele está aberto, os epítopos são significativamente mais acessíveis. Por fim, após implementarmos e validarmos uma estratégia de Síntese de Peptídeos em Fase Sólida no laboratório, pudemos obter quatro epítopos a fim de os validarmos no sensor eletroquímico. Foram produzidos um epítopo Controle, publicado na literatura como sítio antigênico, e os epítopos E7, E8 e E9, alguns dos mais interessantes em termos de localização e propriedades bioquímicas. O epítopo E7 foi utilizado para validarmos o sistema sensor com bons resultados preliminares.
The COVID-19 Pandemic has already cost the world countless human, social and economic losses. SARS-CoV-2, its etiologic agent, is an enveloped Betacoronavirus with a genome composed of single-stranded, positive-sense RNA that encodes four structural proteins, with the Spike glycoprotein being the most important due to its function of recognizing the ACE2 receptor and anchoring the virus on the host cell surface. Given the know-how of our research group in developing innovative diagnostic methods for RNA viruses, the present work proposed to identify and characterize molecular targets in the Spike glycoprotein to be applied in an immunoelectrochemical sensor. To this end, a combinatorial method based on artificial intelligence identified 13 potential immunodominant sites scattered throughout the entire S protein. These sites range from 12 to 22 amino acids in length. Through Molecular Dynamics experiments we were able to characterize such epitopes and evaluate important biochemical and biophysical parameters for the antigen-antibody interaction process. It was found that both the S protein and our sites have good conformational stability. We were also able to evaluate the Solvent Accessible Surface Area (SASA) under two conditions and determinate that, for the epitopes found in the RBD region, the most relevant for antibody recognition, this accessibility varies according to the conformation adopted by the RBD. When it is closed, epitopes are more inaccessible, and when it is open, epitopes are significantly more accessible. Finally, after implementing and validating a Solid Phase Peptide Synthesis strategy in the laboratory, we were able to obtain four epitopes in order to validate them in the electrochemical sensor. Control, E7, E8 and E9 epitopes were produced, the most interesting in terms of location and biochemical properties. The epitope E7 was used to validate the sensor’s platform with good preliminar results.

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Palavras-chave

SARS-CoV-2, COVID-19, Glicoproteína Spike, Epítopos, Imunossensores

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