Epistatic interactions in NS5A from HCV genotypes 1a and 1b Olga - PowerPoint PPT Presentation

Epistatic interactions in NS5A from HCV genotypes 1a and 1b Olga Kalinina Max Planck Institute for Informatics with: Eva Heger, Elena Knops, Saleta Sierra-Aragón, Rolf Kaiser Institute of Virology, University of Cologne AREVIR meeting 06.05.2017 1

Epistasis: phenotypic effect of one locus depends on other loci — genetic context 2

NS5A structure and function a C E1 E2 NS2 Protease Helicase NS4B NS5A NS5B * AUG p7 NS3 NS4A Stop 5 �� NTR Structural proteins Non-structural proteins 3 �� NTR IRES Assembly module Replication module b D2D3 NS3 NS5B NS4A D1 NS5A Core NS2 NS4B E1 E2 p7 Protease Membrane Phosphoprotein RNA-dependent Cofactor assembly reorganization RNA replication RNA polymerase Ion Assembly Protease Helicase channel Capsid Envelope glycoproteins Bartenschlager et al., Nature Rev Microbiol, 2013 ������� 3 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ ������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

NS5A is a drug target, can harbour RAVs a b D3 L31 M28 P58 90° 320 321 318 Y93 Y93 CYPA–CsA P58 CYPA M28 L31 D2 Daclatasvir c P58 RNA- binding groove 90° M28 D1 L31 AH P58 L31 Y93 Y93 Daclatasvir M28 • Redistribution from ER to lipid droplets ����������������������������������������������������������������������������� • ↓ hyperphosphorylation �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������� � ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��� • Block of dimerisation or oligomerisation ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Bartenschlager et al., Nature Rev Microbiol, 2013 4 ���������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������� � ���������������������������� � ������ ������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��� ��������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������������������

NS5A inhibitors are chemically similar O O N H Daclatasvir O O N H H N O N O N H N N N H H O N N Elbasvir N O N O N N O H H O N O N N H • + overlapping RAVs O F F N • => similar mechanism and N H H H N H N Ledipasvir N N O H binding site O N O H N O O O O N O H O Ombitasvir H H O O H N N N N N H O H N O O O O H O O Velpatasvir N N N H N O N H N N N O H H O H 5 O

NS5A:Daclatasvir complex model Nettles et al., J Med Chem, 2014 6

Resistance-associated variants (RAVs) • In positions 28, 30, 31, 32, 58, 92, 93 
 (substitutions specific to genotype) • In structure: models from Nettles et al., J Med Chem, 2014 7