Molekülmechanische Untersuchungen zur Struktur, Funktion und Dynamik der Hepatitis C viralen RNA-abhängigen RNA-Polymerase

Abstract

Die RNA-abhängige RNA-Polymerase des Hepatitis C steht in direktem Zusammenhang mit dem Reproduktionsprozess und Lebenszyklus des Virus. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Wirkungsweisen der RNA-Polymerase sowie der allosterischen Inhibitoren untersucht werden. Die Untersuchungen der primären, sekundären und tertiären Strukturmerkmale wurden mit Hilfe von RMSD-Berechnungen, Hauptkomponentenanalysen und Moleküldynamik-Simulationen durchgeführt. Die während der MD-Simulation auftretenden Proteinkonformationen dienten zur Aufklärung der Wirkungsweise der Polymerase sowie der Inhibitoren. Da es sich um ein membranständiges Protein handelt, wurde der Membrananker modelliert und dieser mit einer Kristallstruktur, sowie mit einer Durchschnittsstruktur der Moleküldynamik-Simulation zu einem vollständigem Membranprotein ergänzt. Daraus ergaben sich weitere strukturelle Einblicke in den möglichen in vitro-Zustand des Proteins. Der experimentelle Nachweis der in silico Untersuchung basiert auf Crosslinking Experimenten mit zwei Genotypen der Polymerase. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen belegen den beobachteten Konformationswechsel der MD-Simulationen.

The RNA dependent RNA polymerase of the hepatitis C virus is the non-structural protein 5B (NS5B) and therefore associates with the replication process and the life cycle of the virus. This work is focused on the mode of action of the polymerase as well as of the allosteric inhibitors. Primary, secondary and tertiary structural elements were investigated by RMSD-calculations, principle component analysis or molecular dynamics simulations. The conformational changes during the molecular dynamics simulation gave information on the mode of action of the polymerase as well as of the inhibitors. Because the polymerase is a membranous protein, the membrane anchor was modeled and combined with either a crystal structure or with an average structure from the molecular dynamics simulations to build a complete model of the protein. That implied further structural information in the possible in vitro state of the protein. The experimental proof of the in silico studies were done by crosslinking experiments with two genotypes. The results of this study could indeed confirm the observed conformational change during the MD simulations.