生物相互作用は、タンパク質の折り畳み不安定を補うことにより、HCV感染におけるNS3-Q80Kの持続を促進します

C型肝炎ウイルスのNS3-4AプロテアーゼにおけるQ80K多型は、直接作動抗ウイルス剤の治療不全に関連しています。この多型は、遺伝子型1A感染症で非常に一般的であり、宿主間で安定して伝染します。ここでは、NS3-Q80Kの進化的に保存された共進化アミノ酸の根本的な分子メカニズムを調査し、免疫脱出および変異体の持続における生物相互作用の潜在的な意味を明らかにしました。精製されたタンパク質を使用して、ns3-q80kプロテアーゼの物理化学的特性とペプチド切断速度論に対する生ピスタトリーアミノ酸置換の影響を特徴づけました。Q80Kがプロテアーゼタンパク質倍を不安定にしていることがわかりました（P <0.0001）。NS3-Q80Kはペプチド基質の代謝回転の減少を示したが（P <0.0002）、H77S.3感染の細胞培養モデルの複製フィットネスはWTウイルスよりも有意に劣っていなかった。NS3-Q80Kの残基91および174での生物置換は、タンパク質foldを安定させ（P <0.0001）、WTプロテアーゼの安定性を活用しました。しかし、プロテアーゼの安定性の変化は、酵素活性と逆相関していました。感染性細胞培養では、これらの二次置換は、NS3-Q80Kバリアントの複製フィットネスの獲得と関連していませんでした。分子動力学を使用して、NS3-Q80K変異体の残基接触の総数がタンパク質の折りたたみ安定性と相関することが観察されました。接触の数の変化は、生物置換によるタンパク質の折りたたみ不安定性に対する代償効果を反映していました。要約すると、NS3-Q80Kの生物置換は、RNA複製に直接関係していないメカニズムによってウイルスフィットネスに寄与します。タンパク質の折り畳み不安定性を補償することにより、生物相互作用はNS3-Q80Kバリアントを免疫細胞認識から保護する可能性があります。

The Q80K polymorphism in the NS3-4A protease of the hepatitis C virus is associated with treatment failure of direct-acting antiviral agents. This polymorphism is highly prevalent in genotype 1a infections and stably transmitted between hosts. Here, we investigated the underlying molecular mechanisms of evolutionarily conserved coevolving amino acids in NS3-Q80K and revealed potential implications of epistatic interactions in immune escape and variants persistence. Using purified protein, we characterized the impact of epistatic amino acid substitutions on the physicochemical properties and peptide cleavage kinetics of the NS3-Q80K protease. We found that Q80K destabilized the protease protein fold (p < 0.0001). Although NS3-Q80K showed reduced peptide substrate turnover (p < 0.0002), replicative fitness in an H77S.3 cell culture model of infection was not significantly inferior to the WT virus. Epistatic substitutions at residues 91 and 174 in NS3-Q80K stabilized the protein fold (p < 0.0001) and leveraged the WT protease stability. However, changes in protease stability inversely correlated with enzymatic activity. In infectious cell culture, these secondary substitutions were not associated with a gain of replicative fitness in NS3-Q80K variants. Using molecular dynamics, we observed that the total number of residue contacts in NS3-Q80K mutants correlated with protein folding stability. Changes in the number of contacts reflected the compensatory effect on protein folding instability by epistatic substitutions. In summary, epistatic substitutions in NS3-Q80K contribute to viral fitness by mechanisms not directly related to RNA replication. By compensating for protein-folding instability, epistatic interactions likely protect NS3-Q80K variants from immune cell recognition.