ИСТИНА

Вирус гриппа А - оболочечный РНК-содержащий вирус, который становится причиной как сезонных эпидемий, так и глобальных пандемий гриппа. Заражение им клеток происходит путем эндоцитоза с последующим слиянием мембран вируса и хозяина, индуцируемом понижением рН эндосомы. Матриксный белок М1 образует сплошной спиральный каркас под липидной оболочкой вируса, связываясь с ней посредством N-концевого домена, в то время как С-концевой домен образует комплекс с вирусной РНК. М1 выполняет некоторые важные функции на различных стадиях жизненного цикла, однако его роль в процессе слияния вирусной и эндосомальной мембран остается предметом споров. Методом эксперимента in vitro недавно было показано, что М1 активно участвует в перестройке вирусной мембраны и следующим за ней высвобождении генома. Тем не менее, детали процессов реорганизации белкового скэффолда и индукции деформирования мембраны остаются неизвестными. Целью настоящей работы стало изучение конформационной динамики комплексов ди- и олигомеров N-доменов М1 с мембраной при изменении рН с 7.7 до 4.0. Для моделирования описанных выше систем мы использовали подходы молекулярной динамики в крупнозернистом и полноатомном силовых полях. Закисление среды имитировалось протонированием титруемых аминокислот (в первую очередь остатка His-110). Мы также оценили свободную энергию, запасаемую в структуре скэффолда при изменении рН, для чего применили метод термодинамического интегрирования. По результатам исследования было показано, что стабильность белкового скэффолда модулируется его взаимодействием с мембраной, так как в ее отсутствие время жизни димеров М1 составляет не более 500 нс. Длинные симуляции олигомеров, сложенных в бесконечную периодическую структуру, имитирующую ленту спирали каркаса, показали, что при понижении рН в течение нескольких десятков микросекунд происходит частичное погружение спиралей М1 в мембрану и изменение взаимной ориентации мономеров, которая теперь больше напоминает таковую в кристаллической структуре димера М1 при рН 4.0. Также на примере димера мы показали, что закисление среды приводит к накоплению в системе излишка свободной энергии порядка 9,7 kT на моль белка. Модуль изгиба мембраны имеет порядок 20 kT, из чего следует, что кумулятивного потенциала скэффолда достаточно для того, чтобы индуцировать перестройку вирусной оболочки. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ #20-54-14006