El papel de la estructura y entropía configuracional del péptido en la generación de anticuerpos, en la interacción péptido antigénico – anticuerpo y en la actividad biológica del péptido

Abstract

La actividad biológica de los péptidos depende en gran parte de la estructura que adquieren en solución y de la estabilidad de esta estructura y estas a su vez dependen de la entropía configuracional del péptido. La entropía del péptido depende de la secuencia de aminoácidos. Cambios específicos en la secuencia modifican la entropía configuracional y por consiguiente la estabilidad de las estructuras que el péptido puede adquirir. En este estudio usando péptidos se reporta la identificación de regiones de las proteínas gp85 y gp350 del virus de Epstein-Barr involucradas en la unión e invasión de este virus a linfocitos B humanos y concuerda con los datos de la estructura recientemente reportada. La unión de los péptidos 11382, 11389 y 11416 de gp350 a linfocitos de sangre periférica induce la producción de IL-6. La secuencia de los péptidos 11382, 11389, 11435, 11438 de VEB y la secuencia de los péptidos 18283, 18294 (que pertenecen a las regiones de contacto de este virus a células epiteliales humanos) y 18301 (pertenece a una hélice a que hace la unión pentamero pentamero y es un epitope que induce anticuerpos protectivos) fueron modificadas con el fin de disminuir la entropía configuracional del péptido utilizando como estructura de partida la que el péptido tiene en la proteína nativa en el caso de los péptidos 11382, 11389, 18283, 18294 y 18301 o partiendo de la estructura del péptido como en el caso de los péptidos 11435 y 11438. Las hélices a fueron modificados con la ayuda del software AGADIR, las vueltas reversas y los péptidos lineales fueron modificadas cambiando los aminoácidos que presentan cadenas muy móviles o que generan tensión en la estructura; en el caso de las vueltas reversas se incluyeron Cisteínas con el fin de formar puentes disulfuro que estabilicen la estructura. Estos péptidos fueron sintetizados y luego probados en ensayos biofisicoquímicos. Los péptidos 11435, 11438 y 18301 presentan hélices inestables debido a un cambio positivo de la entropía durante el desenrollamiento. Los péptidos 33208 y 33210 (análogos del 11435); los péptidos 33203, 33205 y 33206 (análogos del 11435) y los péptidos 32588, 32861, 32591, 32592, 32866, 32967, 32968, 32996, 34098, 34100 y 34101 (análogos del 18301) presentaron una hélice a más estable que la del péptido original. La mayoría de estos péptidos análogos son reconocidos por los anticuerpos inducidos por el VEB o por las VLPs; los análogos de los péptidos de VEB inhiben la invasión in Vitro e inducen los efectos biológicos que inducen los péptidos nativos; algunas veces con mayor potencia como en el caso de la inhibición de la maduración de dendríticas por el 33210 y la producción de IL-6 por los péptidos 33220, 33363, 34295, 34297 y 33358. Los péptidos 32991, 33227, 33229, 33230 y 34087 presentaron una reaccionan específicamente con los anticuerpos presentes en mujeres infectadas con VPH La unión de los péptidos originales 11382, 11389, 11435, 18283, 18294 y 18301 a sus anticuerpos es favorecida entalpicamente; por el contrario, el cambio entrópico negativo se opone a la unión. La unión de los péptidos análogos 33210, 33215, 33225 y 33233 a sus anticuerpos es favorecida entropicamente, muy probablemente debido a la disminución de la entropía configuracional del péptido y al aumento de la estabilidad de la estructura. En conclusión disminuyendo la entropía configuracional del péptido se logró incrementar la actividad biológica de los péptidos.

Abstract. The peptide’s biological activity mostly depends on its soluble structure and the intrinsic stability of this structure, which in turn depend on the peptide’s configurational entropy. As peptide’s entropy is amino acid sequence- dependent, specific sequence changes modify the peptide’s configurational entropy and in turn the stability of its possible peptide conformations. This study identified EBV gp350 and gp85 regions involved in B-lymphocytes binding and invasion, which agree with recently reported structural data. Binding of peptides 11382, 11389 and 11416 induces IL-6 production of peripheral blood lymphocytes. Sequences for EBV peptides 11382, 11389, 11435, 11438 and peptides 18283, 18294 (belonging to HPV-binding regions to epithelial cells) and peptide 18301 (belonging to an a helix involved in pentamers binding and protective antibodies induction) were modified in order to decrease the peptide’s configurational entropy based on the native protein structure for peptides 11382, 11389, 18283, 18294 and 18301 or the structural analisys for peptide for peptides 11435 and 11438. The α- helical structure was stabilized by using AGADIR; loops and random peptides were stabilized by modifying those amino acids increasing peptide configurational entropy or those inducing structural tensions; Cysteins were added whenever the peptide contained loops for inducing disulfide bridge formation. These analogue peptides were synthesized and both biophysically and chemically assessed. Peptides 11435, 11438 and 18301 displayed an unstable a helix due to a positive entropy variation during unfolding. Peptides 33208 and 33210 (11435 analogues); peptides 33203, 33205 and 33206 (11435 analogues) and peptides 32588, 32861, 32591, 32592, 32866, 32967, 32968, 32996, 34098, 34100 and 34101 (18301 analogue) displayed a more stable a helix than the original peptide. Most peptide analogues were recognized by anti-EBV or anti-VLP antibodies; some inhibited in vitro virus invasion and elicited the same biological response that their native peptides, sometimes in a greater extend as in the inhibition of dendritic cells maturation by peptide 33210 and IL-6 production by peptides 33220, 33363, 34295, 34297 and 33358. Peptides 32991, 33227, 33229, 33230 and 34087 specifically reacted with antibodies from HPV-infected women. The interaction between native peptides 11382, 11389, 11435, 18283, 18294 and 18301 and their respective antibodies was enthalpy driven; whereas a negative entropy change opposed peptide-antibody binding. Binding of analogue peptides 33210, 33215, 33225 and 33233 to their corresponding antibodies was entropy driven, probably due to a decrease in peptide’s configurational entropy and increases structural stability, compared to those from the original peptides. In conclusion, lowering the peptide’s configurational entropy increases the biological activity of these analogue peptides.