p A "posição 4" não parecia importante até que os pesquisadores deram uma boa olhada em um determinado peptídeo. p Essa parte do peptídeo extraído de um vírus SARS-CoV revelou ter uma influência inesperada, mas significativa em como ele se liga de forma estável a um receptor central para a capacidade do sistema imunológico de atacar células doentes.

p Em um estudo publicado pela Proceedings of the National Academy of Sciences , pesquisadores da Brown School of Engineering da Rice University e do MD Anderson Cancer Center da Universidade do Texas revelaram modelos em resolução atômica que detalham não apenas a ligação, mas também, pela primeira vez, os mecanismos de desacoplamento subjacentes a um componente-chave do sistema imunológico.

p Eles dizem que uma melhor compreensão de todo o mecanismo pode levar a avanços na imunoterapia que aumenta a capacidade do corpo de combater doenças.

p Lydia Kavraki, cientista da computação do arroz, o ex-aluno Jayvee Abella e o pesquisador de pós-doutorado Dinler Antunes, conduziu o estudo.

p "Encontrar bons alvos para desencadear uma resposta imune protetora é muito desafiador, especialmente na pesquisa do câncer, "Disse Antunes." O fato de que esse peptídeo em particular foi previsto para não se ligar a HLAs (antígenos leucocitários humanos) por métodos baseados em sequência destaca um ponto cego em nossa capacidade de previsão atual.

p "Ao incorporar a análise estrutural, podemos detectar a contribuição dessas interações secundárias para a ligação e estabilidade de peptídeos, esperançosamente nos permitindo encontrar melhores alvos para o desenvolvimento de vacinas antivirais e imunoterapia contra o câncer baseada em células T, " ele disse.

p Os pesquisadores usaram suas simulações para iluminar detalhes de como o peptídeo SARS intracelular, QFKDNVILL, liga-se a uma proteína receptora de MHC conhecida como HLA-A * 24:02, principalmente em âncoras dominantes em ambas as extremidades do peptídeo (nas posições 2 e 9) e as apresenta para inspeção às células T do sistema imunológico.

p A ligação estável de um peptídeo e MHC é um pré-requisito para a ativação de células T, que procuram peptídeos normalmente não encontrados em células saudáveis. Se o peptídeo e a proteína não se ligam, a célula T não é solicitada a atacar.

p "Isso era conhecido de estudos anteriores dos estados ligados e não ligados de muitos desses complexos, "Kavraki disse." O que eles não capturaram foram os estados intermediários e as transições que levam de um estado para outro, especialmente a desvinculação.

p "Acho que esta é a única análise que mostra a desvinculação de peptídeos do MHC com resolução atômica, "Kavraki disse." Outros peptídeos têm características semelhantes e achamos que eles teriam comportamentos semelhantes.

p Todas essas interações foram reveladas em grande detalhe por meio de modelos de estado de Markov que analisam como os sistemas mudam ao longo do tempo. Nesse caso, os modelos revelaram a importância dos locais secundários que suportam as âncoras primárias do peptídeo. É aí que a posição 4 se destacou.

p "Existem os principais, âncoras canônicas que as pessoas conhecem, mas existem essas interações secundárias que contribuem para a ligação e a estabilidade, "Disse Antunes." Estes são mais difíceis de capturar, mas neste estudo, parece que a posição 4 desempenha um papel muito importante. Quando você muda, afeta o comportamento do peptídeo, pois ele se desassocia da molécula. "

p Os pesquisadores modelaram mutações do MHC para ver como influenciam a ligação e descobriram que apoiavam a importância da posição 4 para a estabilidade do complexo.

p "Nossa abordagem computacional foi capaz de fazer previsões sobre o efeito das mutações que são verificadas experimentalmente, "disse a co-autora Cecilia Clementi, um ex-professor de Rice que recentemente se tornou Professor Einstein de Física na Universidade Livre de Berlim.

p Os pesquisadores desenvolveram um processo de dois estágios para simplificar a complexidade computacional da análise em escala atômica de grandes moléculas. O primeiro estágio usou uma técnica chamada amostragem guarda-chuva para acelerar a exploração inicial das moléculas. O segundo, estágio exploratório usou amostragem adaptativa, em que as simulações são conduzidas para acelerar a construção do modelo de Markov.

p "O desafio é que esses MHCs são sistemas muito grandes para os químicos computacionais simularem, "disse Abella, cujas pesquisas sobre o tema formaram grande parte de sua tese de doutorado. “Tivemos que fazer algumas aproximações e alavancar avanços nessas classes de métodos para seguir em frente.

p "Não somos os primeiros a estudar a desvinculação, mas o que caracteriza o nosso trabalho sobre os outros é que mantemos a resolução atômica total em nossas simulações, "disse ele." Outros trabalhos usam uma técnica conhecida como cadeia de Markov Monte Carlo, enquanto usamos dinâmica molecular, o que nos permite incorporar o tempo em nosso cálculo para capturar a cinética. "

p Seus métodos podem ser aplicados a outros complexos de peptídeo-MHC com modelos 3-D existentes. "Este foi, em algum sentido, um estudo de viabilidade para mostrar que podemos usar a dinâmica molecular e construir um modelo de estado de Markov de um sistema deste tamanho, "Abella disse.

p Os pesquisadores também observaram a relevância do estudo para a luta atual contra COVID-19, como o peptídeo SARS que eles viram, QFKDNVILL, é altamente semelhante ao peptídeo NFKDQVILL em SARS-CoV-2, com os mesmos bolsos de ligação nas posições 2, 4 e 9.

p "Esses resultados sugerem que ambos os peptídeos podem se ligar a HLA-A * 24:02 e fornecer alvos para respostas de células T antivirais, que são de grande interesse à luz da atual pandemia, "disse o co-autor Gregory Lizée, professor do Departamento de Oncologia Médica do Melanoma no MD Anderson. "Mas esses resultados também lançam luz sobre muitos outros alvos imunes em potencial, incluindo os de outros vírus e até mesmo cânceres humanos. "

p Kavraki observou que o trabalho experimental do colaborador de longa data Lizée e Kyle Jackson, um assistente de pesquisa de pós-graduação no laboratório de Lizée que produziu as proteínas mutantes, foram fundamentais para validar suas simulações. O laboratório de Kavraki ganhou uma bolsa de pesquisa de resposta rápida da National Science Foundation (NSF) para ajudar a identificar fragmentos de proteínas virais SARS-CoV-2 como possíveis alvos para o desenvolvimento de vacinas.