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タイトルA general computational design strategy for stabilizing viral class I fusion proteins.
ジャーナル・号・ページbioRxiv, Year 2023
掲載日2023年3月17日
著者Karen J Gonzalez / Jiachen Huang / Miria F Criado / Avik Banerjee / Stephen Tompkins / Jarrod J Mousa / Eva-Maria Strauch /
PubMed 要旨Many pathogenic viruses, including influenza virus, Ebola virus, coronaviruses, and Pneumoviruses, rely on class I fusion proteins to fuse viral and cellular membranes. To drive the fusion process, ...Many pathogenic viruses, including influenza virus, Ebola virus, coronaviruses, and Pneumoviruses, rely on class I fusion proteins to fuse viral and cellular membranes. To drive the fusion process, class I fusion proteins undergo an irreversible conformational change from a metastable prefusion state to an energetically more favorable and stable postfusion state. An increasing amount of evidence exists highlighting that antibodies targeting the prefusion conformation are the most potent. However, many mutations have to be evaluated before identifying prefusion-stabilizing substitutions. We therefore established a computational design protocol that stabilizes the prefusion state while destabilizing the postfusion conformation. As a proof of concept, we applied this principle to the fusion protein of the RSV, hMPV, and SARS-CoV-2 viruses. For each protein, we tested less than a handful of designs to identify stable versions. Solved structures of designed proteins from the three different viruses evidenced the atomic accuracy of our approach. Furthermore, the immunological response of the RSV F design compared to a current clinical candidate in a mouse model. While the parallel design of two conformations allows identifying and selectively modifying energetically less optimized positions for one conformation, our protocol also reveals diverse molecular strategies for stabilization. We recaptured many approaches previously introduced manually for the stabilization of viral surface proteins, such as cavity-filling, optimization of polar interactions, as well as postfusion-disruptive strategies. Using our approach, it is possible to focus on the most impacting mutations and potentially preserve the immunogen as closely as possible to its native version. The latter is important as sequence re-design can cause perturbations to B and T cell epitopes. Given the clinical significance of viruses using class I fusion proteins, our algorithm can substantially contribute to vaccine development by reducing the time and resources needed to optimize these immunogens.
リンクbioRxiv / PubMed:36993551 / PubMed Central
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.41 - 3.72 Å
構造データ

29035

8fez

EMDB-29035, PDB-8fez:
Prefusion-stabilized SARS-CoV-2 spike protein
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.72 Å

PDB-8e15:
A computationally stabilized hMPV F protein
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.41 Å

化合物

ChemComp-NAG:
2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-アセチル-β-D-グルコサミン

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)
  • human metapneumovirus (ウイルス)
  • enterobacteria phage t2 (ファージ)
キーワードVIRAL PROTEIN / Human metapneumovirus / fusion protein / computational stabilization / prefusion state

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbjlvh1.pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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