(A) Kryo-EM-Strukturübersicht von HSV-1 gB im Komplex mit D48 Fab. Es wurden die Seitenansicht und die Draufsicht dargestellt. Das HSV-1-gB-Trimer und D48 Fab VH/VL waren unterschiedlich gefärbt. (B) Neutralisationstest von D48 Fab, D48 IgG1 und Kontroll-IgG zur HSV-1-Infektion von Vero-Zellen. Die Neutralisation (%) wurde berechnet nach [(mean plaque number of blank neutralization—plaque number of certain antibody neutralization at certain concentration) / mean plaque number of blank neutralization] * 100(%). Die halben maximalen Hemmkonzentrationen (IC50) wurden durch nichtlineare Regression für jeden Antikörper berechnet. Die Datenpunkte wurden als Mittelwert ± SEM aus drei Replikatvertiefungen angezeigt. (C) Kinetischer Biolayer-Interferometrie-Assay (BLI) zur D48-Fab-Bindung an HSV-1 gB. Verschiedene Konzentrationen wurden neben der entsprechenden Kurve in unterschiedlichen Farben markiert. Es wurden kinetische Daten aus einem Experiment gezeigt. (D) Sequenz- und Domänensegmentierung von HSV-1 gB. Domänen wurden in verschiedenen Farben hervorgehoben und die Positionen der Intervallreste wurden markiert. (E) Bandstruktur für ein Monomer von HSV-1 gB im Komplex mit D48 Fab. Die Farben der gB-Domäne stimmten mit (D) überein. (F) Die vergrößerte Ansicht zeigt das polare Interaktionsdiagramm für die gB-DII-Domäne von HSV-1 mit D48 Fab VL. Die Interaktionsreste wurden als Stäbchen dargestellt. Die drei CDRs und FR2 waren unterschiedlich gefärbt und Zoomansichten für LCDR1, LCDR3 und FR2 wurden umrissen. (G) Details für polare HSV-1-gB-Interaktionsreste mit D48-Fab und die durch BLI gemessene Affinität zwischen Rest-mutierten gB-Proteinen und D48-Fab . Zu den aufgeführten polaren Wechselwirkungen gehörten Wasserstoffbrückenbindungen (H-Brücken) und Salzbrücken. Die Affinität wurde durch die KD dargestellt, die durch BLI-Assays zur Wildtyp- (WT) oder Alanin-mutierten HSV-1-gB-Bindung an D48-Fab ermittelt wurde. Ein tieferes Rot bedeutete eine stärkere Affinität und ein tieferes Blau bedeutete eine schwächere. (H) Detailliertes Interaktionsdiagramm für die polare Interaktion von HSV-1 gB mit D48 Fab in separater Zoomansicht für LCDR3, LCDR1 und FR2. Wichtige interagierende Reste von D48 oder HSV-1 gB wurden farblich konsistent zu (F) markiert. (I) Vergleich der Architektur und des Antikörperbindungs-Footprints von HSV-1, HCMV und EBV Post-Fusion-gB im Komplex mit seinem DII-spezifischen Antikörper. Die VH und VL von D48, SM5-1 und 3A3 waren unterschiedlich gefärbt. Die Antikörper-Footprints auf der DII-Domäne waren durchgängig durch VH oder VL gefärbt. (J) Sequenzausrichtung von acht verschiedenen gB-DII-Domänen über α-, β- und γ-Herpesviren hinweg. Die Sekundärstrukturanmerkung wurde in der Vorlage von HSV-1 gB generiert. Identische Rückstände werden als weiße Symbole auf rotem Hintergrund dargestellt, ähnliche Rückstände als rote Symbole. Die genauen Reste des Antikörper-Footprints auf DII-Domänen wurden als Pfeile markiert und durch den entsprechenden bindenden Antikörper VH oder VL in (I) eingefärbt. (K) Vergleich der Architektur von HSV-1-, HCMV- und EBV-Präfusions-gB im Komplex mit seinem DII-spezifischen Antikörper, der durch Prä-Post-DII-Domänenausrichtung erzeugt wurde. Die VH und VL von D48, SM5-1 und 3A3 waren anders gefärbt als (I). Das Domänenfarbprinzip für Cartoon-Diagramme für gB vor der Fusion im Komplex mit Antikörper war dasselbe wie (E). Bildnachweis: Cong Sun, Krebszentrum der Sun Yat-sen-Universität
Humane Herpesviren umfassen die Alpha-, Beta- und Gamma-Unterfamilien und sind eine weit verbreitete Gruppe von DNA-umhüllten Viren, die lebenslange latente Infektionen beim Menschen hervorrufen und verschiedene Krankheiten verursachen können. Unter ihnen gehört das Herpes-simplex-Virus (HSV) zur Gruppe der Alpha-Herpesviren und infiziert eine große Bevölkerung und verursacht Symptome wie oralen oder genitalen Herpes.
Als umhülltes Virus besitzt HSV eine Reihe von Glykoproteinen, die an der Erkennung, Adhäsion und Infektion des Virus beteiligt sind. Unter diesen dient gB als virales Fusionsprotein, das die Fusion zwischen dem Virus und den Wirtszellmembranen vermittelt, und ist in der gesamten Herpesvirus-Familie hochkonserviert.
Daher stellt gB ein ideales Ziel für antivirale Medikamente oder Antikörper dar. Der Mangel an Strukturinformationen zu neutralisierenden Epitopen für HSV hat jedoch die Entwicklung von Antikörpermedikamenten und Impfstoffzielen behindert.
Das Forschungsteam reinigte den HSV-1-gB/D48-Fab-Komplex erfolgreich mithilfe des 293F-Expressionssystems. Sie validierten durch In-vitro-Bindungs- und Neutralisationstests, dass der D48-Antikörper die HSV-1-Virusinfektion durch Bindung an gB effizient neutralisierte.
Anschließend lösten sie mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie die Struktur des an D48 gebundenen HSV-1 gB mit einer Auflösung von 3,04 Å auf. Die Struktur ergab, dass HSV-1 gB aus fünf unterschiedlichen Domänen besteht, wobei D48 Fab hauptsächlich an die DII-Strukturdomäne bindet.
Insbesondere wurde festgestellt, dass die Reste R418, D422, N430, H433 und Q438 von LCDR1, LCDR3 und FR2 der D48-Leichtkette polar mit DII interagieren, und Alaninmutationen an diesen Schlüsselresten reduzierten die Interaktion zwischen HSV-1 gB erheblich und D48.
Nachdem das Forschungsteam hochauflösende komplexe Strukturen neutralisierender Antikörper erhalten hatte, die an HSV-1 gB gebunden waren, führte es einen parallelen Vergleich der neutralisierenden Epitope von HCMV und EBV gB durch. Sie fanden heraus, dass die neutralisierenden Antikörper SM5-1 für HCMV und 3A3 für EBV auch an die DII-Strukturdomäne von gB binden.
Darüber hinaus entdeckten sie die konservierte Natur dieser Domänen gegenüber Herpesviren. Es wurde keine Überlappung der Bindungsspuren der Antikörper mit konservierten Resten festgestellt, was auf die wahrscheinliche Existenz von Antikörpern mit neutralisierender Breitbandaktivität gegen Herpesviren schließen lässt. Darüber hinaus verglich das Team die Strukturen der DII-Domänen von HSV-, HCMV- und EBV-gBs im Komplex mit Antikörpern mit ihren entsprechenden Konformationen vor der Fusion.
Dieser Vergleich ergab rekombinante Strukturen, die zeigten, dass die DII-Domäne in der Konformation vor der Fusion die Fähigkeit behält, neutralisierende Antikörper zu binden, was auf eine konservative antigene Epitoppräsentation sowohl im Zustand vor als auch nach der Fusion hinweist
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie auf innovative Weise vorschlägt, dass die gB-DII-Domäne innerhalb der Herpesvirus-Familie eine weitgehend konservierte neutralisierende Epitop-Strukturdomäne darstellt. Es beleuchtet die Freilegung antigener Epitope sowohl in Konformationen vor als auch nach der Fusion und liefert entscheidende Erkenntnisse für die Entwicklung von Breitbandmedikamenten und Impfstoffen gegen Herpesviren.
Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht hLeben.
Mehr Informationen:
Cong Sun et al.: Die Struktur von HSV-1 gB, das an einen starken neutralisierenden Antikörper gebunden ist, zeigt eine konservative Antigendomäne bei allen Herpesviren. hLeben (2023). DOI: 10.1016/j.hlife.2023.12.004
Bereitgestellt von Tsinghua University Press
Zitat: Die Struktur von HSV-1 gB, gebunden an einen starken neutralisierenden Antikörper, zeigt eine konservative Antigendomäne im gesamten Herpesvirus (2024, 26. Februar), abgerufen am 26. Februar 2024 von https://medicalxpress.com/news/2024-02-hsv-gb-bound -potent-neutralizing.html
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