Desenvolvimento de aptâmeros neutralizantes dirigidos à proteína E2 do vírus chikungunya

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Purificação Júnior, Antonio Fernando da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/57996
Resumo: A infecção por CHIKV provoca uma grave doença febril caracterizada por uma poliartrite debilitante, que pode persistir por anos. Atualmente, não há nenhum tratamento e vacina contra o CHIKV. A proteína de envelope E2 de CHIKV é o principal sítio de interação com receptores celulares durante a infecção de células hospedeiras. Ademais, o mapeamento de epítopos de anticorpos induzidos por CHIKV mostrou que a proteína E2 é o principal alvo dos anticorpos neutralizantes. Neste contexto, nós hipotetizamos que o desenvolvimento de moléculas inspiradas em anticorpos neutralizantes dirigidas contra epítopos específicos do domínio B da proteína E2 podem ser capazes de ligar-se e neutralizar o CHIKV em ensaios in vitro. Para tal, este trabalho explorou as características estruturais de epítopos da E2Bafim de criar aptâmeros de alta afinidade. As propriedades estruturais e dinâmicas dos candidatos mais promissores foram avaliadas, e com base nas previsões teórica foram selecionados três aptâmeros CETZDT-2, CETZDT-3 e CETZDT-7 para serem expressos em E. coli. Usando ensaios de termoforese em microescala, foi determinada a afinidade de ligação desses aptâmeros ao CHIKV e o CETZDT-2 foi capaz de reconhecer seu alvo antigênico com afinidade comparável a de anticorpos naturais (KD= 100nM). A avaliação da manutenção das propriedades estruturais, por dicroísmo circular, mostraram que CETZDT-2 é extremamente estável, preservando seu conteúdo de estrutura secundária mesmo em altas temperaturas. Ensaios de neutralização (redução de placa e microneutralização) demonstraram que o CETZDT-2 foi capaz de neutralizar a infecção por CHIKV in vitro, com EC50 iguais à 31,44μMe 107,4μM. Devido a similaridade de epitopos da E2B entre os alfavírus, resolvemos testar a capacidade de neutralização do CETZDT-2 frente o MAYV, e verificou-se que com EC50 de 79,45μM a proteína apresenta potencial neutralizante in vitro. Diante disso, nossos resultados indicam que a proteína desenhada tem potencial aplicação como marcador de diagnóstico de infecções agudas, bem como em novas estratégias terapêuticas contra a infecção por CHIKV e MAYV.
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Ademais, o mapeamento de epítopos de anticorpos induzidos por CHIKV mostrou que a proteína E2 é o principal alvo dos anticorpos neutralizantes. Neste contexto, nós hipotetizamos que o desenvolvimento de moléculas inspiradas em anticorpos neutralizantes dirigidas contra epítopos específicos do domínio B da proteína E2 podem ser capazes de ligar-se e neutralizar o CHIKV em ensaios in vitro. Para tal, este trabalho explorou as características estruturais de epítopos da E2Bafim de criar aptâmeros de alta afinidade. As propriedades estruturais e dinâmicas dos candidatos mais promissores foram avaliadas, e com base nas previsões teórica foram selecionados três aptâmeros CETZDT-2, CETZDT-3 e CETZDT-7 para serem expressos em E. coli. Usando ensaios de termoforese em microescala, foi determinada a afinidade de ligação desses aptâmeros ao CHIKV e o CETZDT-2 foi capaz de reconhecer seu alvo antigênico com afinidade comparável a de anticorpos naturais (KD= 100nM). A avaliação da manutenção das propriedades estruturais, por dicroísmo circular, mostraram que CETZDT-2 é extremamente estável, preservando seu conteúdo de estrutura secundária mesmo em altas temperaturas. Ensaios de neutralização (redução de placa e microneutralização) demonstraram que o CETZDT-2 foi capaz de neutralizar a infecção por CHIKV in vitro, com EC50 iguais à 31,44μMe 107,4μM. Devido a similaridade de epitopos da E2B entre os alfavírus, resolvemos testar a capacidade de neutralização do CETZDT-2 frente o MAYV, e verificou-se que com EC50 de 79,45μM a proteína apresenta potencial neutralizante in vitro. Diante disso, nossos resultados indicam que a proteína desenhada tem potencial aplicação como marcador de diagnóstico de infecções agudas, bem como em novas estratégias terapêuticas contra a infecção por CHIKV e MAYV.CHIKV infection causes a severe febrile illness and is characterized by debilitating polyarthritis, which can persist for years. Currently, there is no treatment or vaccine against CHIKV. The CHIKV E2 envelope protein is the main site of interaction with cellular receptors for the infection of host cells. Furthermore, epitope mapping of CHIKV-induced antibodies showed that the E2 protein is the main target of neutralizing antibodies. In this context, we hypothesized that the development of molecules inspired by neutralizing antibodies directed against specific epitopes of the B domain of the E2 protein may be able to bind and neutralize CHIKV in in vitro assays. To this end, this project explored the structural characteristics of epitopes in E2B protein, to create high affinity aptamers. The structural and dynamic properties of the most promising candidates were evaluated and based on the theoretical predictions, three aptamers CETZDT-2, CETZDT-3, CETZDT-7 were selected to be expressed in E. coli. Using microscale thermophoresis assays, the binding affinity of these aptamers to CHIKV were determined and the CETZDT-2 was able to recognize their antigenic target with affinity comparable to that of natural antibodies (KD= 100nM). The evaluation of the maintenance of structural properties, by circular dichroism, showed that CETZDT-2 is extremely stable, preserving its secondary structure content even at high temperatures. Neutralization assays (plaque reduction and microneutralization) demonstrated that CETZDT-2 was able to neutralize CHIKV infection in vitro, with an EC50 of 31.44μM and 107.4μM. Due to the similarity of E2B epitopes between alphaviruses, we decided to test the neutralization capacity of CETZDT-2 against MAYV, and it was found that with EC50 of 79.45μM the protein has neutralizing potential in vitro. Therefore, our results indicate that the designed protein has potential application as a diagnostic marker for acute infections, as well as in new therapeutic strategies against CHIKV and MAYV infection.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil.porVírus ChikungunyaAptâmeros de PeptídeosInfecçõesporAlphavírusAnticorposNeutralizantesChikungunya virusPeptide AptamersAlphavirus InfectionsNeutralizing Antibodiesvirus chikungunyaAptámeros peptídicosInfecciones por alfavirusAnticuerpos neutralizantesVirus ChikungunyaAptamères peptidiquesInfections à alphavirusAnticorps neutralisantsVírus ChikungunyaAptâmeros de PeptídeosInfecções por AlphavírusAnticorpos NeutralizantesDesenvolvimento de aptâmeros neutralizantes dirigidos à proteína E2 do vírus chikungunyainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2022-05-19Instituto Aggeu MagalhãesFundação Oswaldo CruzRecifePrograma de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia em Saúdeinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZORIGINALantonio_purificaçãojunior_iam_dout_2022.pdfantonio_purificaçãojunior_iam_dout_2022.pdfapplication/pdf6786487https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/57996/2/antonio_purifica%c3%a7%c3%a3ojunior_iam_dout_2022.pdf6531ce6a9830390aa9050d8c5e8b9583MD52LICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/57996/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51icict/579962023-04-26 11:47:55.928oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352023-04-26T14:47:55Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false
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