Summary

Bewertung von immunologisch relevanten dynamischen tertiären strukturellen Merkmale der HIV-1 V3-Loop Crown R2 Sequence durch Ab initio Folding

Published: September 15, 2010
doi:

Summary

Die Krone Region unterschiedliche V3-Loop-Sequenzen von der Oberfläche Hüllglycoprotein (gp120) des HIV-1 kann strukturell in vielen Fällen gekennzeichnet durch in silico Faltung von Positionen 10 bis 22 der Schleife mit einer state-of-the-art<em> Ab initio</em> Falt-Algorithmus. Hier zeigen wir die Faltung und Auswertung dieser Region des V3-Loops von der R2-Stamm HIV-1, ein einzigartig Neutralisation sensiblen Stamm mit rätselhaften funktionellen Eigenschaften.

Abstract

Die antigene Vielfalt der HIV-1 ist schon lange ein Hindernis für die Impfstoff-Design worden, und diese Variabilität ist besonders in der V3-Schleife des Virus 'Oberfläche Hüllglycoprotein ausgeprägt. Wir haben bereits vorgeschlagen, dass die Krone des V3-Loops, obwohl dynamische und variable Reihenfolge, in der gesamten Bevölkerung von HIV-1 Viren auf eine immunologisch relevante β-Haarnadel Tertiärstruktur ist eingeschränkt. Wichtig ist, gibt es Tausende von verschiedenen V3-Loop-Sequenzen Krone in zirkulierenden HIV-1 Viren, die Herstellung von 3D strukturelle Charakterisierung von Trends in der Vielfalt der Viren erschweren oder unmöglich durch Kristallographie oder NMR. Unsere bisherige erfolgreiche Studien mit Faltung der V3 Krone 1, 2 verwendet die ab initio-Algorithmus 3 zugänglich in der ICM-Pro Molecular Modelling-Software-Paket (Molsoft LLC, La Jolla, CA) und schlug vor, dass die Krone des V3-Loops, und zwar aus Positionen 10 bis 22, Leistungen ausreichend von der Flexibilität und Länge der flankierenden stammt zu einem großen Teil verhalten, als ob es ein ungezwungenes Peptid frei Faltung in Lösung wurden. Als solche schnellen Ab-initio-Faltung nur diesen Teil des V3-Loops von einzelnen Stamm der 60.000 + zirkulierenden HIV-1 Stämme können sehr informativ sein. Hier, gefaltet wir die V3-Loop des R2 anstrengen, um Einblick in die strukturelle Grundlage seiner einzigartigen Eigenschaften zu gewinnen. R2 trägt ein seltenes V3-Loop-Sequenz als verantwortlich für die exquisite Empfindlichkeit dieses Stammes zur Neutralisation von Patientenseren und monoklonalen Antikörpern 4, 5. Die Belastung vermittelt CD4-unabhängige Infektion und scheint breit neutralisierenden Antikörper hervorzurufen. Wir zeigen, wie Auswertung der Ergebnisse der Faltung kann informativ für die Zuordnung von beobachteten Strukturen in der Faltung mit der immunologischen Aktivitäten für R2 beobachtet.

Protocol

1. Methodik Der erste Schritt des Protokolls ist es, die V3 Krone Sequenz, die Sie wollen in silico fach zu wählen. Für die R2-Stamm, ist die Reihenfolge für dieses Fragment KSIPMGPGRAFYT. Die 3D-atomare Struktur des Peptids entsprechend dieser Reihenfolge sollte in dem Computer den virtuellen Raum gebaut werden. Die ICM-Befehl dafür lautet: buildpep "KSIPMGPGRAFYT" oder Datei: Neu: Peptide können unter dem Pull-Down-Menü ausgewählt werden Verschiedene Parame…

Discussion

Ab-initio-Falten zeigt tertiären strukturellen Eigenschaften, deren Auswirkungen sich möglicherweise nicht offensichtlich aus dem Studium einzelner Aminosäuren nacheinander. Mehrere vorher obskure strukturellen Eigenschaften der R2 V3 loop Krone durch die Faltung Simulation enthüllt. Diese beobachteten strukturellen Präferenzen können mit den beobachteten funktionellen Eigenschaften der R2-Stamm, nämlich Empfindlichkeit gegenüber Neutralisation und hyperinfectivity 5 korrelieren.

<p class…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Arbeit wurde durch Fördermittel von der Bill and Melinda Gates Foundation (# 38631) und der NIH, einschließlich DP2 OD004631 und R01 AI084119 unterstützt.

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
ICM-Pro   Molsoft LLC    

References

  1. Almond, D., Kimura, T., Kong, X., Zolla-Pazner, S. &. a. m. p. ;. a. m. p., Cardozo, T. Dynamic characterization of the V3 loop crown. Antiviral Therapy. 12, 13-31 (2007).
  2. Almond, D., Kimura, T., Kong, X., Swetnam, J., Zolla-Pazner, S., Cardozo, T. Structural conservation predominates over sequence variability in the crown of HIV type 1’s V3 loop. AIDS Res Hum Retroviruses. 26, (2010).
  3. Abagyan, R., Totrov, M. Biased probability Monte Carlo conformational searches and electrostatic calculations for peptides and proteins. J Mol Biol. 235, 983-1002 (1994).
  4. Quinnan, G. V., Zhang, P. F., Fu, D. W., Dong, M., Alter, H. J. Expression and characterization of HIV type 1 envelope protein associated with a broadly reactive neutralizing antibody response. AIDS Res Hum Retroviruses. 15, 561-5670 (1999).
  5. Zhang, P. F., Bouma, P., Park, E. J. A variable region 3 (V3) mutation determines a global neutralization phenotype and CD4-independent infectivity of a human immunodeficiency virus type 1 envelope associated with a broadly cross-reactive, primary virus-neutralizing antibody response. J Virol. 76, 644-655 (2002).

Play Video

Cite This Article
Almond, D., Cardozo, T. Assessment of Immunologically Relevant Dynamic Tertiary Structural Features of the HIV-1 V3 Loop Crown R2 Sequence by ab initio Folding. J. Vis. Exp. (43), e2118, doi:10.3791/2118 (2010).

View Video