Strukturní studie virionů lidského echoviru 18 a vybraných virových proteinů

Bc. Yevgen Levdansky

Master's thesis

Structural studies of virions of human echovirus 18 and of selected virus proteins

Abstract:

Abstrakt Echovirus 18 (E18) je pikornavirus způsobující aseptickou meningitidu u malých dětí a závažné případy hepatitidy u pacientů s omezenou funkcí imunitního systému. Časté epidemie E18 po celém světě poukazují na potřebu vývoje antivirové léčby, která v současnosti není k dispozici. Uvolnění genomu pikornavirů do hostitelské buňky je závislé na tvorbě A-částic (mezistav kapsidy před uvolněním genomu), které nebyly pro echoviry popsané. Tato diplomová práce prezentuje struktury nativního virionu a A-částice E18 indukované kyselým pH určené s rozlišením 3.1 Å a 3.3 Å pomocí kryo-elektronové mikroskopie. Kapsida E18 se skládá z 60 kopií strukturních proteinů VP1, VP2, VP3 a VP4, které obklopují jednořetězcový 7.5 kb dlouhý RNA genom. Struktury dvou stavů virionů E18 ukázaly, že přeměna na A-částici je doprovázena zvětšením velikosti virové kapsidy o 5.4 % a tvorbou pórů ve virové kapsidě kolem dvojčetných os symetrie. Přechod na A-částici je charakterizován uvolněním proteinu VP4 a prvních 50 N-koncových aminokyselin proteinu VP1. Hydrofobní kapsa proteinu VP1 nativního virionu E18 obsahuje kapsový faktor - malou molekulu lipidické povahy, která byla namodelována jako kyselina palmitová. VP1 v A-částicích mají zhroucené kapsy bez kapsových faktorů. Struktury nativního virionu a A-částice viru E18 mohou sloužit jako strukturní základ pro vývoj protivirových inhibitorů vázajících se na kapsidu.

Abstract:

Abstract Echovirus 18 (E18) is an emerging picornavirus from Enterovirus B genus that causes aseptic meningitis in small children and severe hepatitis in immunocompromised patients. Frequent outbreaks of E18 worldwide emphasize the need for the development of an antiviral therapy, which is currently not available. Genome delivery of picornaviruses to the host cell is dependent on formation of A-particle (genome release intermediate), which has not been described for echoviruses. This diploma thesis presents structures of native virion and low pH-induced A-particle of E18 determined to resolutions of 3.1 Å and 3.3 Å, respectively, with the use of cryo-electron microscopy. Capsid of E18 is composed of 60 copies of each of virion proteins VP1, VP2, VP3 and VP4, which coat positive sense single-stranded 75kb RNA genome. Structures of the two states of E18 virions revealed that conversion to A-particle of E18 is accompanied by 5.4% expansion of the virion radius and formation of pores around icosahedral two-fold symmetry axes. The transition to A-particle is characterized by loss of structure of VP4 and first 50 N-terminal residues of VP1. The hydrophobic, pocket, of VP1 in native virion accommodates a small lipid molecule, pocket factor, which was built as a palmitic acid. A-particles have collapsed pockets, with no pocket factors. The structures of native virion and A-particle of E18 may serve as a structural background for development of capsid-binding inhibitors.

Keywords

echovirus 18, cryo-electron microscopy, structure, A-particle, pocket factor, e kryo-elektronová mikroskopie, struktura, A-částice, kapsový faktor

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2017
• Supervisor: Mgr. Pavel Plevka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Molecular Biology and Genetics