Estudo das interações da proteína M do Vírus Sincicial Respiratório humano com moléculas de origem natural - Rodrigues, Thainá dos Santos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O Vírus Sincicial Respiratório Humano (VSR) é a principal causa de internações por doenças respiratórias em crianças menores de 5 anos, especialmente na primeira infecção, podendo causar pneumonia ou bronquiolite. Ainda não existe tratamento eficaz contra o VSR. A proteína de Matriz (M), composta por 256 aminoácidos, é fosforilada, não glicosilada, e essencial para o brotamento e disseminação viral, situando-se entre o complexo ribonucleoproteico e a bicamada lipídica do vírus. Tendo em vista a importância da proteína M e sua função primordial no brotamento de partículas virais eficientes, o objetivo do trabalho foi mapear a interação dos compostos naturais Chalcona, Cumarina, Quercetina e Kaempferol através das técnicas de STD-RMN, Dicroísmo Circular e Espectroscopia de fluorescência e para abordagem computacional, simulações de Docking Molecular e Dinâmica Molecular foram realizados a fim de caracterizar o ambiente químico por trás da interação entre a proteína M e ligantes. A proteína M foi obtida de forma recombinante, expressa a partir de E.coli RIL DE3 e purificada através de cromatografia de afinidade e exclusão molecular. Em suma, os resultados mostram que o mecanismo de interação entre os compostos e a proteína M são dirigidos principalmente pelo efeito hidrofóbico que direciona as moléculas no sítio de interação, efeito esse dominado pelo aumento da entropia e entalpia vistos pela espectroscopia de fluorescência, sem promover o desenovelamento da proteína visto por Dicroísmo Circular. As maiores constantes de associação obtidas foram para o composto Chalcona e Cumarina, em seguida dos compostos Kaempferol e Quercetina (5,7 x 104; 5,7 x 104; 3,4 x 104 e 3,1 x 104 M-1 respectivamente). De maneira geral, nenhum dos ligantes afetou a estrutura da proteína, aumentando e diminuindo a flexibilidade de pequenos resíduos locais devido a sua interação, mantendo as estruturas secundarias e terciarias. Outro aspecto importante foi o estudo do número de contatos e interações de hidrogênios entre os átomos de cada ligante e a proteína M que mostraram uma mesma faixa de número de contatos (600-900) que evidencia que o sítio em questão não se altera conformacionalmente devido a presença dos compostos, estabilizando o complexo e flutuando pouco a diferença desses contatos entre as moléculas. Ambas as interações acontecem na interface dimérica da proteína e apesar de não haver a associação das unidades monoméricas, a interação dos compostos pode ser promissora para impedir a ligação de M com outras proteínas celulares e virais durante o curso da infecção.

The Human Respiratory Syncytial Virus (RSV) is the leading cause of hospitalizations due to respiratory diseases in children under five years old, especially during the first infection, which can lead to pneumonia or bronchiolitis. There is still no effective treatment against RSV. The Matrix (M) protein, composed of 256 amino acids, is phosphorylated, non-glycosylated, and essential for viral budding and dissemination. It is located between the ribonucleoprotein complex and the viral lipid bilayer. Given the importance of the M protein and its critical role in the budding of efficient viral particles, the objective of this study was to map the interaction of the natural compounds Chalcone, Coumarin, Quercetin, and Kaempferol using STD-RMN, Circular Dichroism, and Fluorescence Spectroscopy. Additionally, computational approaches such as Molecular Docking and Molecular Dynamics simulations were performed to characterize the chemical environment underlying the interaction between the M protein and the ligands.The M protein was recombinantly obtained, expressed in E. coli RIL DE3, and purified using affinity and size-exclusion chromatography. In summary, the results show that the interaction mechanism between the compounds and the M protein is mainly driven by hydrophobic effects, which guide the molecules to the interaction site—an effect dominated by entropy and enthalpy gains as observed by fluorescence spectroscopy—without causing protein unfolding, as shown by Circular Dichroism. The highest dissociation constants were observed for Chalcone and Coumarin, followed by Kaempferol and Quercetin (5.7 x 10⁴; 5.7 x 10⁴; 3.4 x 10⁴ and 3.1 x 10⁴ M⁻¹, respectively). Overall, none of the ligands significantly altered the protein structure. Instead, they modulated the flexibility of specific local residues through their interaction, while preserving the secondary and tertiary structures. Another important finding was the analysis of the number of hydrogen bonds and contact points between each ligand and the M protein, which revealed a consistent range of contact numbers (600–900). This indicates that the binding site does not undergo conformational changes in the presence of the compounds, contributing to complex stabilization with minimal fluctuations in interaction patterns. All interactions occurred at the dimeric interface of the protein. Although there was no dissociation of the monomeric units, the compound interactions may represent a promising strategy to prevent M from binding to other cellular and viral proteins during the course of infection.
Study of the interactions of the M protein of the human Respiratory Syncytial Virus with molecules of natural origin
Keywords: Proteína de Matriz (M); Vírus Sincicial Respiratório; Flavonóides e compostos cumarínicos; Espectroscopia de Fluorêscencia e Dicroísmo Circular; STD-RMN; Docking e Dinâmica molecular; Matrix protein (m); Respiratory syncytial vírus; Flavonoids and coumarin compounds; Fluorescence spectroscopy and circular dichroism; Molecular docking and dynamics