Por primera vez, los científicos saben qué sucede con la forma de un virus cuando invade una célula huésped, gracias a un experimento realizado por investigadores del Penn State College of Medicine y la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh. Comprender cómo cambia específicamente la forma del viruspodría conducir a terapias antivirales más efectivas.
El experimento fue diseñado para investigar cómo cambia la cubierta proteica de un virus, una cápside, a medida que se prepara para inyectar su material genético en una célula. Estas partículas virales alteradas se conocen como partículas A o intermedios de entrada de virus.
En experimentos anteriores, la exposición de un virus al calor extremo o proteínas causó que cambiara la forma de toda la cubierta de la cápsida. Estas fueron las simulaciones observables más cercanas a un virus que invade una célula que se había diseñado en ese momento.
"Utilizando estos trucos de laboratorio, mi laboratorio y los de otros investigadores pudieron crear estructuras de alta resolución de las partículas virales alteradas, pero todos estos trucos estaban activando la cápside desde todas las direcciones", dijo Susan Hafenstein, profesora asistente demedicina y microbiología e inmunología, Penn State College of Medicine.
Hafenstein planteó la hipótesis de que en una simulación más realista, solo la parte del virus que interactúa con los receptores en la célula cambiaría de forma.
En el nuevo experimento, Hafenstein y sus coinvestigadores simularon la superficie de una célula mediante el uso de membranas simuladas llamadas nanodiscos. Insertaron receptores de células humanas, moléculas de proteínas que dejan señales externas en la célula, en los nanodiscos, la primera vez que estose ha hecho para capturar una cápside del virus. Los resultados se informaron en una edición reciente de la revista Avances científicos .
"Este receptor particular tiene una cola larga que se entierra en la membrana celular", explicó Hafenstein. "En nuestro experimento, enterró su cola en el nanodisco, dándonos una membrana simulada que muestra el receptor apropiado para unirse al virus."
Luego, los investigadores agregaron cápsides de virus a las membranas receptoras y observaron los cambios resultantes en la cubierta de la cápside utilizando una técnica de imagen llamada microscopía crioelectrónica.
Cuando las miles de imágenes en 2D que tomaron se volvieron a ensamblar en una cápside en 3D, al igual que una tomografía computarizada, descubrieron que los cambios de forma observados anteriormente solo ocurrían en el sitio enfocado donde los receptores se unían al virus.
"Nuestro trabajo muestra que un poro solo se abre en ese punto de interacción con la célula huésped", dijo Hafenstein. "Y eso es lo que va a configurar la cápside para liberar el material genético en la célula. Creemos que tenemoscapturó la primera cápside de virus fisiológicamente precisa preparada para ingresar al huésped. Todos los que habíamos estudiado anteriormente mostraron cambios que se estaban produciendo en toda la cápsida, pero ahora sabemos que los cambios que el virus tiene que hacer solo ocurren en un lugar, al lado delmembrana del huésped "
Un avance reciente a la microscopía crioelectrónica - detección directa de electrones - hizo posible la observación.
"Esta forma de tomar imágenes nos ha permitido tomar imágenes realmente rápidas que luego pueden corregirse en datos perfectos", dijo Hafenstein. "Ahora podemos obtener una resolución atómica usando cryoEM".
Los investigadores utilizaron un virus llamado coxsackievirus B3 CVB3 en su experimento. CVB3 es un tipo de picornavirus, una familia de virus de ARN pequeños que muta rápidamente y causa enfermedades que van desde el resfriado común hasta la pancreatitis y la poliomielitis.
Los virus de ARN, un grupo que también incluye el VIH, cambian cada vez que se replican. Estos virus altamente mutantes pueden escapar de los medicamentos antivirales.
El objetivo final es comprender las complejidades en los pasos del ciclo de vida del virus, como la forma en que el virus ingresa a la célula huésped, para dirigir los antivirales a esos pasos específicos, dijo Hafenstein. "Entonces, si el virus muta para escapar deldroga, también perderá la capacidad de ingresar a la célula "
A continuación, el grupo de Hafenstein planea usar un nanodisco más grande para capturar el proceso del virus que interactúa con la membrana simulada.
"Debido a que los nanodiscos en este conjunto de experimentos eran tan pequeños, no estamos obteniendo la mejor imagen de la interacción, y ese es un lugar para mejorar", dijo. Esto, espera, revelará "el paso más importante- averiguar qué desencadena la liberación del ARN en la célula "
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Materiales proporcionado por Penn State College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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