Los coronavirus como el que causa el COVID-19 están llenos de "picos" de proteínas que se unen a los receptores en las células de sus víctimas, el primer paso en la infección. Ahora los científicos han creado las primeras imágenes detalladas de esos picos en su forma natural.estado, mientras todavía están adheridos al virus y sin usar fijadores químicos que puedan distorsionar su forma.
Dicen que su método, que combina microscopía electrónica criogénica crio-EM y computación, debería producir instantáneas más rápidas y realistas del aparato de infección en varias cepas de coronavirus, un paso crítico en el diseño de medicamentos terapéuticos y vacunas.
"La ventaja de hacerlo de esta manera es que cuando purifica una proteína de pico y la estudia aisladamente, pierde un contexto biológico importante: ¿Cómo se ve en una partícula de virus intacta? Posiblemente podría tener una estructura diferente allí".dijo Wah Chiu, profesor del SLAC National Accelerator Laboratory del DOE y de la Universidad de Stanford y autor principal del estudio. Describieron sus resultados en Reseñas trimestrales Descubrimiento de biofísica .
Se sabe que siete cepas de coronavirus infectan a los humanos. Cuatro causan enfermedades relativamente leves; las otras tres, incluido el SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, pueden ser mortales, dijo el coautor Jing Jin,un experto en biología molecular de virus en el Instituto de Investigación Vitalant en San Francisco. Los científicos de Vitalant buscan virus en muestras de sangre y heces de humanos y animales, examinan muestras de sangre durante brotes como la pandemia actual y estudian las interacciones entre los virus y sus huéspedes.
El virus que causa COVID-19 es tan virulento que solo hay unos pocos laboratorios de crio-EM en el mundo que pueden estudiarlo con un nivel suficientemente alto de controles de bioseguridad, dijo Jin. Entonces, para este estudio, el equipo de investigación miróen una cepa de coronavirus mucho más leve llamada NL63, que causa síntomas de resfriado común y es responsable de aproximadamente el 10% de las enfermedades respiratorias humanas cada año. Se cree que se adhiere a los mismos receptores en la superficie de las células humanas que el virus COVID-19.
En lugar de eliminar químicamente y purificar las proteínas de pico de NL63, los investigadores congelaron rápidamente virus enteros e intactos en un estado vidrioso que conserva la disposición natural de sus componentes. Luego, crearon miles de imágenes detalladas de virus orientados al azar utilizando instrumentos crio-EMen las instalaciones de crio-EM de Stanford-SLAC, extrajo digitalmente los bits que contenían proteínas de pico y los combinó para obtener imágenes de alta resolución.
"La estructura que vimos tenía exactamente la misma estructura que tiene en la superficie del virus, libre de artefactos químicos", dijo Jin. "Esto no se había hecho antes".
El equipo también identificó lugares donde las moléculas de azúcar se adhieren a la proteína de pico en un proceso llamado glicosilación, que juega un papel importante en el ciclo de vida del virus y en su capacidad para evadir el sistema inmunológico. Su mapa incluía tres sitios de glicosilación que habían sidopredicho pero nunca visto directamente antes.
Aunque un grupo alemán ha utilizado un método similar para extraer digitalmente imágenes de la proteína de pico del SARS-CoV-2, dijo Jin, primero tenían que fijar el virus en formaldehído para que no hubiera peligro de que infectara a nadie, yeste tratamiento puede causar cambios químicos que interfieren con ver la verdadera estructura.
En el futuro, dijo, al equipo le gustaría saber cómo se activa la parte del pico que se une a los receptores en las células humanas, y también usar la misma técnica para estudiar las proteínas del pico del virus que causa el COVID-19.lo que requeriría instalaciones especializadas de contención de peligros biológicos.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y por la Oficina de Ciencias del DOE a través del Laboratorio Nacional Virtual de Biotecnología, un consorcio de laboratorios nacionales del DOE enfocados en la respuesta al COVID-19, con fondos proporcionados por la Ley CARES de Coronavirus.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Acelerador DOE / SLAC . Original escrito por Glennda Chui. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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