Biopolym. Cell. 2005; 21(2):165-173.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0006E8
Біоорганічна хімія
Комп'ютерне моделювання імунореактивної конформації імунодомінантного епітопа HIV-RF
1Андріанов А. М., 1Соколов Ю. А.
  1. Інститут біоорганічної хімії НАН Білорусі
    вул. Академіка В. Ф. Купревича, 5, корп.2, Мінськ, Республіка Білорусь, 220141

Abstract

За допомогою запропонованого раніше розрахунково-теоретич­ного методу побудовано модель просторової структури імунодомінантного епітопа (ІДЕ) HIV-RF, яка узгоджується з даними спектроскопії ЯМР. Виявлено, що головна імуногенна ділянка вірусу утворює у водному розчині домінуючу структу­ру, в якій інверсний γ-згин на ділянці Gly-Pro-Gly перетворюється в нестандартний β-поворот IV (Gly-Arg-Val-Ile). Показано, що краща за енергією конформація ІДЕ HIV-RF подібна до структури, знайденої в кристалі у комплексі пептидного антигену з Fab-фрагментом антитіла 58.2. На основі порівняльного анализу тривимірних структур ІДЕ у віріонах HIV-RF, HIV-Thailand і HIV-MN зроблено висновок стосовно того, що досліджувана ділянка білка gpl20 формує у трьох субтипах вирусу подібні просторові форми основного ланцюга, які реалізуються з різних локальних мінімумів амі­нокислотних залишків, що входять до його складу.
Keywords: вірус імунодефіциту людини, білок gp120, імунодомінантний епітоп, конформаційний аналіз, спектро­скопія ЯМР, тривимірна структура
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Pau CP, Kai M, Holloman-Candal DL, Luo CC, Kalish ML, Schochetman G, Byers B, George JR. Antigenic variation and serotyping of HIV type 1 from four World Health Organization-sponsored HIV vaccine sites. WHO Network for HIV Isolation and Characterization. AIDS Res Hum Retroviruses. 1994;10(11):1369-77.
[2] Cabezas E, Wang M, Parren PW, Stanfield RL, Satterthwait AC. A structure-based approach to a synthetic vaccine for HIV-1. Biochemistry. 2000;39(47):14377-91.
[3] Leonard CK, Spellman MW, Riddle L, Harris RJ, Thomas JN, Gregory TJ. Assignment of intrachain disulfide bonds and characterization of potential glycosylation sites of the type 1 recombinant human immunodeficiency virus envelope glycoprotein (gp120) expressed in Chinese hamster ovary cells. J Biol Chem. 1990;265(18):10373-82.
[4] LaRosa GJ, Davide JP, Weinhold K, Waterbury JA, Profy AT, Lewis JA, Langlois AJ, Dreesman GR, Boswell RN, Shadduck P, et al. Conserved sequence and structural elements in the HIV-1 principal neutralizing determinant. Science. 1990;249(4971):932-5.
[5] Javaherian K, Langlois AJ, LaRosa GJ, Profy AT, Bolognesi DP, Herlihy WC, Putney SD, Matthews TJ. Broadly neutralizing antibodies elicited by the hypervariable neutralizing determinant of HIV-1. Science. 1990;250(4987):1590-3.
[6] Chandrasekhar K, Profy AT, Dyson HJ. Solution conformational preferences of immunogenic peptides derived from the principal neutralizing determinant of the HIV-1 envelope glycoprotein gp120. Biochemistry. 1991;30(38):9187-94.
[7] Gupta G, Anantharamaiah GM, Scott DR, Eldridge JH, Myers G. Solution structure of the V3 loop of a Thailand HIV isolate. J Biomol Struct Dyn. 1993;11(2):345-66.
[8] Catasti P, Fontenot JD, Bradbury EM, Gupta G. Local and global structural properties of the HIV-MN V3 loop. J Biol Chem. 1995;270(5):2224-32.
[9] Vu HM, de Lorimier R, Moody MA, Haynes BF, Spicer LD. Conformational preferences of a chimeric peptide HIV-1 immunogen from the C4-V3 domains of gp120 envelope protein of HIV-1 CAN0A based on solution NMR: comparison to a related immunogenic peptide from HIV-1 RF. Biochemistry. 1996;35(16):5158-65.
[10] Vranken WF, Budesinsky M, Martins JC, Fant F, Boulez K, Gras-Masse H, Borremans FA. Conformational features of a synthetic cyclic peptide corresponding to the complete V3 loop of the RF HIV-1 strain in water and water/trifluoroethanol solutions. Eur J Biochem. 1996;236(1):100-8.
[11] Catasti P, Bradbury EM, Gupta G. Structure and polymorphism of HIV-1 third variable loops. J Biol Chem. 1996;271(14):8236-42.
[12] Jelinek R, Terry TD, Gesell JJ, Malik P, Perham RN, Opella SJ. NMR structure of the principal neutralizing determinant of HIV-1 displayed in filamentous bacteriophage coat protein. J Mol Biol. 1997;266(4):649-55.
[13] Sarma AV, Raju TV, Kunwar AC. NMR study of the peptide present in the principal neutralizing determinant (PND) of HIV-1 envelope glycoprotein gp120. J Biochem Biophys Methods. 1997;34(2):83-98.
[14] Andrianov AM, Ivanov V. Local structural properties of the V3 Loop of Thailand HIV-1 isolate. J Biomol Struct Dyn. 2002;19(6):973–89.
[15] Andrianov AM, Sokolov YA. Structure and Polymorphism of the Principal Neutralization Site of Thailand HIV-1 Isolate. J Biomol Struct Dyn. 2003;20(4):603–13.
[16] Andrianov AM, Sokolov YA. Immunoreactive conformation of the immunodominant epitope HIV-MN. Vest NAN Belarus, ser Khim Navuk. 2003;(3):88-94.
[17] Andrianov AM. Global and local structural properties of the principal neutralizing determinant of the HIV-1 envelope protein gp120. J Biomol Struct Dyn. 1999;16(4):931-53.
[18] Ghiara JB, Stura EA, Stanfield RL, Profy AT, Wilson IA. Crystal structure of the principal neutralization site of HIV-1. Science. 1994;264(5155):82-5.
[19] Ghiara JB, Ferguson DC, Satterthwait AC, Dyson HJ, Wilson IA. Structure-based design of a constrained peptide mimic of the HIV-1 V3 loop neutralization site. J Mol Biol. 1997;266(1):31-9.
[20] Stanfield R, Cabezas E, Satterthwait A, Stura E, Profy A, Wilson I. Dual conformations for the HIV-1 gp120 V3 loop in complexes with different neutralizing fabs. Structure. 1999;7(2):131-42.
[21] Sherman SA, Andrianov AM, Akhrem AA. Method of determining protein conformations by the two-dimensional nuclear overhauser enhancement spectroscopy data. J Biomol Struct Dyn. 1987;4(5):869–84.
[22] Sherman SA, Andrianov AM, Akhrem AA. Method of Modeling protein structure by the two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy data; application to the proteinase inhibitor BUSI IIA from bull seminal plasma. J Biomol Struct Dyn. 1988;5(4):785–801.
[23] Sherman SA, Andrianov AM, Akhrem AA. Conformational analysis and the establishment of the spatial structure of protein molecules. Minsk: Nauka I Tekhnika, 1989. 240 p.
[24] Andrianov AM, Sherman SA. Promises of combined use of molecular mechanics and nuclear Overhauser effect spectroscopy data in modelling spatial peptide and protein structures. Stud biophys. 1990; 135: 107-114.
[25] Stewart JJP. Optimization of parameters for semiempirical methods II. Applications. J Comput Chem. 1989;10(2):221–64.
[26] W?thrich K, Wider G, Wagner G, Braun W. Sequential resonance assignments as a basis for determination of spatial protein structures by high resolution proton nuclear magnetic resonance. J Mol Biol. 1982;155(3):311-9.
[27] W?thrich K. Sequential individual resonance assignments in the 1H-nmr spectra of polypeptides and proteins. Biopolymers. 1983;22(1):131-8.
[28] Popov EM. Structural organization of proteins. M.: Nauka, 1989. 352 p.
[29] Weiner PK, Kollman PA. AMBER: Assisted model building with energy refinement. A general program for modeling molecules and their interactions. J Comp Chem. 1981;2(3):287–303.
[30] Fletcher R, Reeves CM. A rapidly convergent descent method. Comput J. 1964; 7: 149-154.
[31] Oganesyan ET, Pogrebnyak AV. Application of Semiempirical Quantum-Mechanical Methods in Analysis of Quantitative Structure-Biological Activity Relationships. Russian Journal of General Chemistry. 1996; 66(2): 270-8.
[32] Lewis PN, Momany FA, Scheraga HA. Chain reversals in proteins. Biochim Biophys Acta. 1973;303(2):211-29.
[33] Milner-White E, Ross BM, Ismail R, Belhadj-Mostefa K, Poet R. One type of gamma-turn, rather than the other gives rise to chain-reversal in proteins. J Mol Biol. 1988;204(3):777-82.
[34] Bernstein FC, Koetzle TF, Williams GJ, Meyer EF Jr, Brice MD, Rodgers JR, Kennard O, Shimanouchi T, Tasumi M. The Protein Data Bank: a computer-based archival file for macromolecular structures. J Mol Biol. 1977;112(3):535-42.
[35] Dashevskyy VG. Conformational organic molecules. M.: Khimia, 1974. 432 p.
[36] Sherman SA, Johnson ME. Derivation of locally accurate spatial protein structure from NMR data. Prog Biophys Mol Biol. 1993;59(3):285-339.
[37] Kar L, Sherman SA, Johnson ME. Comparison of protein structures in solution using local conformations derived from NMR data: application to cytochrome c .J Biomol Struct Dyn. 1994;12(3):527–58.