Estudio computacional sobre las interacciones de anticuerpos y receptores celulares con el sitio antigénico inmunodominante de la cápside del virus de la fiebre aftosa - Marrero Díaz de Villegas, Rubén (2018)
La Fiebre aftosa (FA) es una de las principales enfermedades de origen viral que afecta muchas especies de animales domésticos y salvajes con pezuña hendida. La misma, no solo perjudica a los productores dueños de los rodeos sino que, a nivel global, ocasiona gastos y pérdidas económicas millonarias debido al costo de los programas de control y a las restricciones que se imponen en el comercio internacional. El agente etiológico es el virus de la fiebre aftosa (VFA) y su principal vía de entrada a la célula huésped es mediada por la interacción con receptores de membrana tipo integrinas (Ig). Fundamentalmente, el control del VFA es mediado por anticuerpos neutralizantes que reconocen regiones claves del virus como el referido sitio de interacción con las integrinas, en donde el motivo RGD (arginina-glicina-aspartato) resulta esencial. Toda esta región viral conforma el sitio antigénico inmunodominante que se ha denominado sitio A. Las interacciones VFA/Ac y VFA/Ig han sido estudiadas por difracción de cristales y caracterizadas a nivel cuasi-atómico para algunos complejos en particular, pero no existen investigaciones que extrapolen esta información hacia otros aislamientos del VFA, anticuerpos o integrinas de interés. A la vez, las frecuentes variaciones nucleotídicas en el genoma de un virus de ARN como el VFA, determinan una composición aminoacídica también variable que afecta en particular a las proteínas virales estructurales y sus sitios de contacto con los anticuerpos. Los elementos referidos sustentan la relevancia de las investigaciones centradas en la formalización y modelización de estos fenómenos de interacción para complejos entre Ac y otros VFA, posibilitando la generación de conocimiento que resultará de utilidad para el diseño de mejores antígenos y vacunas, así como para la comprensión de los elementos que determinan la especificidad de reconocimiento virus/célula en el modelo del VFA. En esta tesis evaluamos la efectividad de múltiples herramientas de diseño computacional, con diferentes simplificaciones físico-químicas, para modelizar los fenómenos de reconocimiento entre Ag del VFA de serotipo C y anticuerpos, y su variación ante las mutaciones del antígeno. Trabajamos con un primer conjunto de complejos de interacción, disponibles en el repositorio público de datos de estructura (PDB), entre dos Ac de referencia y variantes de un péptido que representa al sitio A del VFA. Modelizamos molecularmente todas las mutaciones puntuales posibles en todos los residuos aminoacídicos del referido péptido antigénico viral y generamos un perfil computacional de la influencia de estas mutaciones en la energía de interacción Ag/Ac. Realizamos además, modelizaciones del antígeno de cepas del VFA con mutaciones en múltiples residuos aminoacídicos representativas de brotes y aislamientos a campo, y obtuvimos una predicción de la interacción de estas variantes antigénicas con los referidos Ac monoclonales. Los resultados emergentes de esta etapa soportan la utilización de aquellos métodos computacionales, que hacen eje en las optimizaciones de las cadenas laterales y el uso de conjuntos de complejos de interacción como molde, para predecir la interacción Ag-Ac. En una 2da etapa clonamos la secuencia codificante de otros 2 Ac monoclonales obtenidos en Argentina que reconocen un sitio A similar pero del VFA A24 Cruzeiro, perteneciente al serotipo A. Para estos anticuerpos implementamos un protocolo de modelado de su estructura molecular y de su interacción con el Ag viral asistidos por la información de los perfiles mutacionales obtenidos en ensayos de ELISA con péptidos con mutaciones puntuales y de información bibliográfica. Por medio de estos resultados de ELISA desarrollamos un mapa diferencial y fino del epítopo funcional para Ac monoclonales anti serotipo A. Finalmente, trabajamos en las interacciones virus/integrinas y mediante las herramientas computacionales descritas, caracterizamos la estructura de dichos complejo de interacción y recapitulamos específicamente sobre los elementos de secuencia y estructura que determinan la especificidad de las integrinas bovinas por elmotivo RGD en el contexto aminoacídico viral. Este trabajo nos permitió detectar potenciales elementos claves en la especificidad de las integrinas αVβ6 por sus ligandos. Este trabajo de tesis demuestra la pertinencia y aplicabilidad de técnicas computacionales de predicción y modelado de la estructura y el acople molecular en fenómenos de interacción entre el sitio inmunodominante del VFA y moléculas del huésped como anticuerpos e integrinas.