Design, Synthesis, and characterization of peptides from Gp36 FIV glycoprotein

Abstract

Le glicoproteine gp36 in FIV e gp41 nel virus dell'immunodeficienza umana (HIV) promuovono la fusione dell'involucro del virus con le membrane delle cellule ospiti. Hanno una struttura simile che include il peptide di fusione (FP), la ripetizione dell'eptade N-terminale (NHR), la ripetizione dell'eptade C-terminale (CHR) e la regione extracellulare prossimale della membrana (MPER). MPER è una regione idrofobica ricca di Trp caratterizzata da una significativa affinità biomembrana. L'ingresso del virus è efficace una volta che NHR e CHR si ripiegano per formare un fascio a sei elicoidale stabile a bassa energia (6HB). MPER svolge un ruolo significativo durante questo processo guidando correttamente la membrana del virus ad assemblarsi con la membrana della cellula ospite. L'ingresso di FIV e HIV può essere efficacemente inibito da peptidi che imitano gli elementi funzionali conservati di Gp41 o Gp36. Un importante esempio di tali peptidi, chiamati inibitori della fusione, è il peptide T-20 (enfuvirtide, Fuzeon), che viene utilizzato come terapia di salvataggio per l'HIV/AIDS. In precedenza abbiamo identificato C8, un peptide appartenente al MPER Gp36, che mostrava una significativa attività anti-FIV in vitro e in vivo. Un'ampia indagine biofisica ha indicato un'insolita capacità di C8 nell'interazione con la membrana fosfolipidica e ha evidenziato che l'adsorbimento di C8 sulla membrana provoca il rimodellamento della membrana, con la formazione di "capezzoli" e tubi di membrana per creare una fitta rete di connessioni di membrana. Partendo da questi dati, parte del mio dottorato di ricerca. l'attività di ricerca ha esplorato la possibilità che l'attività del C8 a livello di membrana possa essere validamente utilizzata per promuovere il differenziamento cellulare e la rigenerazione dei tessuti. Pertanto ho prodotto scaffold di policaprolattone (PCL) funzionalizzati C8 e valutato la capacità di questi dispositivi di influenzare le cellule neuronali SH-SY5Y. I nostri dati mostrano che il PCL può essere funzionalizzato in modo efficiente con C8 e questi scaffold sono efficienti nel promuovere la proliferazione cellulare con la modifica delle loro forme. In particolare, la funzionalizzazione del PCL C8 induce una migliore adesione cellulare e diffusione sulla superficie della fibra, evidenziando la capacità di migliorare l'interazione con il materiale. [a cura dell'Autore]

Glycoproteins gp36 in FIV and gp41 in Human Immunodeficiency Virus (HIV) promote the fusion of virus envelope with the host cell membranes. They have a similar framework that includes the fusion peptide (FP), N-terminal heptad repeat (NHR), C-terminal heptad repeat (CHR), and membrane-proximal extracellular region (MPER). MPER is a hydrophobic, Trprich region characterized by a significant bio-membrane affinity. Virus entry is effective once NHR and CHR fold back to form a low-energy, stable six-helical bundle (6HB). MPER plays a significant role during this process by correctly driving the virus membrane to assemble with the host cell membrane. FIV and HIV entry can be efficiently inhibited by peptides mimicking conserved functional elements of Gp41 or Gp36. A prominent example of such peptides, termed fusion inhibitors, is the peptide T-20 (enfuvirtide, Fuzeon), which is used as salvage therapy for HIV/AIDS. We previously identified C8, a peptide belonging to the Gp36 MPER, that exhibited significant anti-FIV activity in vitro and in vivo. Extensive biophysical investigation indicated an unusual ability of C8 in interacting with phospholipid membrane and evidenced that the adsorption of C8 on the membrane causes membrane remodeling, with the formation of membrane "nipples" and tubes to create a tight network of membrane connections. Starting from these data, part of my Ph.D. research activity explored the possibility that the activity of C8 at the membrane level can be valuably used to promote cell differentiation and tissue regeneration. Therefore I produced C8 functionalized polycaprolactone (PCL) scaffolds and evaluated the ability of these devices to affect SH-SY5Y neuronal cells. Our data show that PCL can be efficiently functionalized with C8, and these scaffolds are efficient in promoting cell proliferation with modification of their shapes. In particular, PCL C8 functionalization induces better cell adhesion and spreading on the fiber surface, evidencing the ability to improve interaction with the material. [edited by Author]