Un equipo de la Universidad de Alabama en Birmingham dirigido por Jamil Saad, Ph.D., ha resuelto la última estructura de proteína desconocida del VIH-1, el retrovirus que puede causar el SIDA.
El conocimiento de esta estructura, llamada cola citoplasmática de la proteína gp41, ayudará a los investigadores a comprender mejor cómo el virus infecta las células humanas y cómo los virus de la progenie se ensamblan y liberan de las células infectadas. La cola citoplasmática parece desempeñar un papel clave en el ensamblaje del viruspara ayudar a incorporar las estructuras de la punta de la envoltura en la superficie de las partículas virales.
"Si somos capaces de inhibir la incorporación de la proteína de la envoltura, inhibimos la replicación viral", dijo Saad. "Esto desarmaría al virus y prevendría la enfermedad. La cola citoplasmática es un componente crítico de la infectividad".
La estructura de la cola citoplasmática de gp41 fue una tarea tremendamente difícil de resolver, dice Saad, profesor asociado de microbiología en la UAB.
"Fue el proyecto más desafiante que he encontrado en los últimos 20 años. Muchas veces estaba a punto de renunciar, pero tengo un grupo de laboratorio muy persistente".
Saad conoce muchos otros grupos de investigación que no pudieron determinar la estructura molecular.
Un problema para Saad y sus colegas de la UAB surgió cuando intentaron expresar la cola citoplasmática de gp41 en células de E. coli en crecimiento. En lugar de producto intacto, una enzima bacteriana estaba cortando la proteína durante la expresión de la proteína. "Nunca hemos visto estopara cualquier otra proteína ", dijo Saad. Los investigadores descubrieron que tenían que limitar la expresión de proteínas a solo dos horas. Incluso entonces, el 70 por ciento de la cola citoplasmática se cortó y solo el 30 por ciento quedó intacto.
Saad dijo que tomó más de dos años y esfuerzos con 100 condiciones diferentes para obtener un buen producto. "Ahora podemos hacerlo en dos días".
El corte resultó ser útil. Una pieza era soluble, y el grupo Saad pudo examinar su estructura usando resonancia magnética nuclear, o RMN. La otra pieza era insoluble, por lo que los investigadores tuvieron que usar una solución de micelas.- lípidos dispersos o agregados similares a detergentes en una solución - para permitir que la pieza insoluble forme su estructura dentro de un entorno similar a una membrana. Al igual que las condiciones de crecimiento, los investigadores necesitaron muchos ensayos para encontrar las condiciones de membrana adecuadas. Una solución micelar es algo similaral vinagre y al aceite después de que se haya agitado con fuerza para dispersar pequeñas gotas de aceite por todo el aderezo.
Nuevamente, se usó RMN para resolver la estructura insoluble mientras se incorporaba a las micelas.
Cuando el grupo Saad puso moléculas de la cola citoplasmática intacta de longitud completa de gp41 en la solución micelar, descubrió que las estructuras de cada una de las piezas se mantenían en la estructura intacta.
Descubrieron que el extremo N-terminal de la cola citoplasmática de gp41, que mide 45 residuos de aminoácidos, carecía de una estructura secundaria regular y no estaba asociado con la membrana, que envuelve una partícula viral del VIH-1 como la cubierta de cuero deuna pelota de béisbol. El extremo C-terminal de la cola citoplasmática de gp41, que mide 105 residuos de aminoácidos, estaba estrechamente asociado a la membrana y tenía tres hélices alfa con porciones que eran hidrófobas y porciones que eran hidrófilas. El grupo UAB también mostrótopología preferida de la cola citoplasmática cuando está unida a la membrana.
Saad dice que la estructura abre nuevas áreas de investigación: cómo la cola citoplasmática estabiliza la estructura de la proteína de la envoltura, cómo afecta la movilidad de la membrana de la estructura de la proteína de la envoltura y cómo ayuda a coordinar la unión de la membrana y la asociación de 2,000 VIH-1 poliproteínas Gag debajo de la superficie de la membrana. Las poliproteínas Gag luego se cortan dentro del virus en maduración para formar múltiples proteínas de matriz, cápsida y nucleocápside más pequeñas que producen el núcleo viral condensado.
Saad dice que el conocimiento de la estructura de la cola citoplasmática gp41 también abrirá estudios comparativos de 10 retrovirus diferentes que tienen colas similares para saber por qué algunas colas son más cortas y otras más largas.
"La cola citoplasmática de gp41 ha sido de interés durante mucho tiempo, y nadie comprende cómo funciona en la infección o cómo ayuda a incorporar la proteína de la envoltura en la membrana", dijo Saad.
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Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Original escrito por Jeff Hansen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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