Seminarium biofizyki oraz projektowania molekularnego i bioinformatyki

W celu replikacji wirus grypy musi wprowadzić swój materiał genetyczny do komórkigospodarza. Proces ten wymaga fuzji błon lipidowych, a pośredniczy w nimhomotrimeryczne białko powierzchniowe wirusa, hemaglutynina (HA). N-końcowedomeny HA, zwane peptydami fuzyjnymi, odgrywają kluczową rolę w koordynowaniuprocesu fuzji. Te specyficzne peptydy działają jak haki molekularne, umożliwiając zbliżeniebłony gospodarza do błony wirusowej, jak również inicjują sam proces mieszania sięlipidów. Na podstawie danych eksperymentalnych wiadomo, że po związaniu zdwuwarstwą lipidową peptydy fuzyjne tworzą zgiętą, helikalną strukturę, ale dokładnysposób, w jaki inicjują fuzję, pozostaje nieznany. Początkowy etap fuzji błon przy udzialepeptydów został zbadany za pomocą serii pełnoatomowych symulacji dynamikimolekularnej, ukierunkowanych na uzyskanie potencjału średniej siły (ang. potential ofmean force, PMF). Omówione zostaną dwie możliwe ścieżki prowadzące do połączenia siębłon. Pierwsza obejmuje przyjęcie przez peptyd konfiguracji transbłonowej, co skutkujeutworzeniem kompleksu peptydu z miejscem mieszania się lipidów. Druga, angażującapeptyd związany z powierzchnią błony, jest realizowana dzięki dopasowaniu się peptydudo kształtu przestrzeni międzybłonowej. W obu scenariuszach konformacja aktywnegopeptydu odpowiada helikalnej spince do włosów.

In order to replicate, influenza virus needs to insert its genetic material into a host cell.This process involves the fusion of viral and host membranes and is mediated by a largeviral homotrimeric protein known as hemagglutinin (HA). The N-terminal HA domains, socalled fusion peptides, play a critical role in coordinating the fusion process. These specificpeptides are responsible for bringing HA in close proximity to the viral membrane andinitiating the process of lipid mixing. The fusion peptides form a bend helical structureupon binding to the target bilayer, but the exact way in which they initiate fusion remainsunknown. This issue was investigated by series of atomistic molecular dynamicssimulations directed at obtaining the potential of mean force for peptide-assistedmembrane merging. Two possible routes will be discussed, showcasing plausiblepathways that the peptides can take to decrease the free energy barrier towardsmembrane fusion. The first pathway involves the adoption of a transmembraneconfiguration by the peptides, resulting in the creation of a stalk-hole complex. The secondpathway, which involves surface-bound peptides, proceeds by stabilizing membrane stalkthrough fitting into the area of extreme negative membrane curvature that results from itsformation. In both scenarios, the active peptide conformation corresponds to a tight helicalhairpin.