Computational prediction of a multi-epitope Human Metapneumovirus vaccine candidate through integrated reverse vaccinology and pan-genomic approaches.

چکیده اصلی

Human metapneumovirus (HMPV) is a primary cause of global respiratory infections yet no approved vaccine currently exists. This study computationally predicts a multi-epitope vaccine candidate using a diverse dataset of 65 HMPV sequences spanning five continents. Following the screening of lead proteins for antigenicity and virulence, fifteen highly conserved MHC-I, MHC-II and B-cell epitopes were prioritized. These were integrated with a putative L7/L12 adjuvant using optimized AAY, GPGPG, and KK linkers to design three constructs (HMPV_V1-V3). Structural validation identified HMPV-V2 as the lead candidate that exhibits a Z-score of-5.24 and 87.7% of residues in favored Ramachandran regions indicating excellent stereochemical quality and structural stability. In silico docking indicated a strong predicted binding affinity between HMPV-V2 and the TLR4 receptor (energy: -969.2). Immune simulations predicted a robust adaptive response characterized by high IgG1 titers, memory B-cell maturation, and a Th1-dominant cytokine profile. Furthermore, molecular dynamics simulations suggested exceptional structural integrity for HMPV-V2, maintaining a low RMSD of 8.213 and RMSF of 0.737 throughout the simulation. Optimized in silico cloning into the pET28a (+) vector indicated a high potential for protein expression in E. coli systems. While these findings provide a theoretically grounded blueprint for vaccine development, this study is entirely computational and lacks experimental validation. Further in vitro and in vivo testing is required to confirm the actual safety and immunogenicity of the proposed candidate.

ترجمه فارسی چکیده

ویروس متاپنومو ویروس انسانی (HMPV) علت اصلی عفونت‌های تنفسی در سطح جهان است، اما واکسنی تأیید شده وجود ندارد. این مطالعه با استفاده از مجموعه‌ای از ۶۵ توالی HMPV، کاندیدای واکسن چند آنتی‌ژنی را پیش‌بینی کرد. پس از غربالگری پروتئین‌های راهنما برای آنتی‌ژنیک بودن و ویروسی بودن، پانزده آنتی‌ژن MHC-I، MHC-II و سلول B با حفظ بالا انتخاب شدند. این آنتی‌ژن‌ها با یک عامل ایمنی‌سازی L7/L12 با استفاده از اتصالات AAY، GPGPG و KK طراحی شدند. ساختار HMPV-V2 به عنوان کاندیدای اصلی شناسایی شد که دارای امتیاز Z -5.24 و ۸۷.۷ درصد باقی‌مانده‌ها در مناطق Ramachandran مطلوب است. برهم‌کنش‌های محاسباتی نشان‌دهنده اتصال قوی به گیرنده TLR4 (انرژی: -969.2) بود. شبیه‌سازی‌های ایمنی پاسخ تطبیقی قوی را با تیترهای بالا IgG1، بلوغ سلول B حافظه و پروفایل سیتوکین غالب Th1 پیش‌بینی کردند. شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی نیز پایداری ساختاری عالی برای HMPV-V2 نشان دادند. این یافته‌ها یک نقشه راه نظری برای توسعه واکسن ارائه می‌دهند، اما این مطالعه کاملاً محاسباتی است و شامل اعتبارسنجی تجربی نمی‌باشد.

متن کامل اصلی