Regioni del virus E2 dell'epatite C necessarie per l'associazione della membrana

Nature Communications volume 14, numero articolo: 433 (2023) Citare questo articolo

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Il virus dell’epatite C (HCV) utilizza un meccanismo di ingresso ibrido. I dati strutturali attuali suggeriscono che in seguito all'esposizione a pH basso e al cluster di differenziazione 81 (CD81), il terminale amminico della glicoproteina E2 dell'involucro diventa ordinato e rilascia un anello interno con due residui aromatici invarianti nella membrana ospite. Qui presentiamo la struttura di un E2 troncato amino-terminale con l'anello di legame della membrana in una conformazione piegata e le catene laterali aromatiche sequestrate. Il confronto con tre strutture E2 precedentemente riportate con lo stesso Fab indica che questo circuito interno è flessibile e che il contesto locale influenza l'esposizione dei residui idrofobici. I test biochimici mostrano che l'E2 troncato amino-terminale non ha la capacità di legame della membrana di base dell'ectodominio E2. Pertanto, la regione aminoterminale è un determinante critico sia per il CD81 che per l'interazione della membrana. Questi risultati forniscono nuove informazioni sul meccanismo di ingresso dell’HCV.

Hepatitis C virus (HCV) is a leading cause of chronic hepatitis, cirrhosis, and hepatocellular carcinoma with significant morbidity and mortality rates in humans1. The World Health Organization estimates that there are 1.5 million new HCV infections each year and 58 million people worldwide are chronically infected (2021)." href="/articles/s41467-023-36183-y#ref-CR2" id="ref-link-section-d85794354e485">2. In the United States, annual acute HCV infections increased by 387% from 2010 to 2019 in association with rising addiction to intravenously administered opioids (2019)." href="/articles/s41467-023-36183-y#ref-CR3" id="ref-link-section-d85794354e489"> 3. I farmaci antivirali ad azione diretta recentemente approvati sono altamente efficaci contro tutti i genotipi dell'HCV4, ma una volta guariti, una persona può infettarsi nuovamente. Nel contesto della dipendenza e dell’uso di droghe per via endovenosa, la protezione duratura dall’infezione da HCV è un’esigenza medica insoddisfatta.

Il cluster di differenziazione 81 (CD81)5, il recettore scavenger di classe B tipo I (SR-BI)6, la claudina-1 (CLDN)7 e l'occludina (OCLN)8 sono fattori cellulari necessari per l'ingresso dell'HCV. Il blocco del legame dell'HCV al CD81 è il mezzo principale di neutralizzazione mediata dagli anticorpi9. CD81 è espresso ubiquitariamente su una varietà di linee cellulari, suggerendo un ruolo secondario al legame del recettore specifico per gli epatociti10,11. CD81 è una proteina integrale di membrana con quattro eliche transmembrana e due anse extracellulari, denominate ansa extracellulare piccola e grande (rispettivamente SEL e LEL). Il trattamento a basso pH non inattiva l’HCV12. L'incubazione sia con CD81-LEL che con un pH basso crea un cambiamento conformazionale nell'HCV che diminuisce irreversibilmente la capacità del virus di entrare nelle cellule permissive13. Il pretrattamento con tampone a basso pH o con CD81-LEL aumenta l'infettività dell'HCV, indicando che ciascuna di queste condizioni rappresenta una fase di priming necessaria13.

Mentre le glicoproteine ​​1 e 2 dell'involucro dell'HCV (E1 ed E2) mediano il legame e l'ingresso del recettore, E2 interagisce specificamente con CD81 e SR-BI5,6. E2 è una proteina di membrana di tipo I con una glicoproteina solubile, terminale ammino (N) e un'elica transmembrana (TM) terminale carbossilico (C) (Fig. 1a). Si noti che la numerazione si basa sulla sequenza J6 (genotipo 2a), qui studiata, e varia leggermente tra i genotipi. Il nucleo E2 centrale è un dominio globulare ripiegato che include un sandwich immunoglobulinico stabilizzato con disolfuro fiancheggiato dalla regione ipervariabile 1 (HVR1), dal sito antigenico (AS) 412, dallo strato anteriore e da HVR2 sull'N-terminale e da una regione staminale sull'estremità C-terminale14 (Fig. 1a). L'architettura complessiva dell'E2core (residui 460–646) comprende un foglio interno a sandwich β di immunoglobina centrale (residui 485-519) seguito da un anello di legame CD81 (residui 520–539) e un breve foglio a sandwich β (residui 540 –570). L'E2core mantiene l'architettura E2 complessiva dell'ectodominio ma non è in grado di legarsi al CD8115.