Los virus dan miedo. Invaden nuestras células como ejércitos invisibles, y cada tipo trae su propia estrategia de ataque. Mientras los virus devastan las comunidades de humanos y animales, los científicos se esfuerzan por defenderse. Muchos utilizan la microscopía electrónica, una herramienta que puede "ver"qué están haciendo las moléculas individuales en el virus. Sin embargo, incluso la tecnología más sofisticada requiere que la muestra se congele e inmovilice para obtener la resolución más alta.
Ahora, los físicos de la Universidad de Utah han sido pioneros en la obtención de imágenes de partículas similares a virus en tiempo real, a temperatura ambiente, con una resolución impresionante. En un nuevo estudio, el método revela que la red, que forma el componente estructural principaldel virus de la inmunodeficiencia humana VIH, es dinámico. El descubrimiento de una red difusa hecha de proteínas Gag y GagPol, consideradas completamente estáticas, abre nuevas terapias potenciales.
Cuando las partículas de VIH brotan de una célula infectada, los virus experimentan un retraso antes de volverse infecciosas. La proteasa, una enzima que está incrustada como media molécula en las proteínas GagPol, debe unirse a otras moléculas similares en un proceso llamado dimerización.Esto desencadena la maduración viral que conduce a partículas infecciosas. Nadie sabe cómo estas moléculas de media proteasa se encuentran y se dimerizan, pero puede tener que ver con el reordenamiento de la red formada por las proteínas Gag y GagPol que se encuentran justo dentro del virus.envoltura. Gag es la proteína estructural principal y se ha demostrado que es suficiente para ensamblar partículas similares a virus. Las moléculas de Gag forman una estructura reticular hexagonal que se entrelaza con espacios minúsculos intercalados. El nuevo método mostró que la red de proteínas Gag no es ununo estático
"Este método está un paso adelante al usar microscopía que tradicionalmente solo proporciona información estática. Además de los nuevos métodos de microscopía, utilizamos un modelo matemático y experimentos bioquímicos para verificar la dinámica de la red", dijo el autor principal Ipsita Saha, asistente de investigación graduadaen el Departamento de Física y Astronomía de la U. "Además del virus, una de las principales implicaciones del método es que puedes ver cómo se mueven las moléculas en una célula. Puedes estudiar cualquier estructura biomédica con esto".
El artículo publicado en Revista biofísica el 26 de junio de 2020.
mapeo de una nanomáquina
Los científicos no estaban buscando estructuras dinámicas al principio, solo querían estudiar la red de proteínas Gag. Saha dirigió el esfuerzo de dos años para "piratear" técnicas de microscopía para poder estudiar partículas de virus a temperatura ambiente para observar sucomportamiento en la vida real. La escala del virus es minúscula, de unos 120 nanómetros de diámetro, por lo que Saha utilizó microscopía de localización fotoactivada interferométrica iPALM.
Primero, Saha etiquetó el Gag con una proteína fluorescente llamada Dendra2 y produjo partículas similares a virus de las proteínas Gag-Dendra2 resultantes. Estas partículas similares a virus son las mismas que las partículas de VIH, pero están hechas solo de la red de proteínas Gag-Dendra2Saha demostró que las proteínas Gag-Dendra2 resultantes ensamblaron las partículas similares a virus de la misma manera que las partículas similares a virus formaron proteínas Gag regulares. El accesorio fluorescente permitió que iPALM produjera imágenes de la partícula con una resolución de 10 nanómetros. Los científicos descubrieron quecada partícula parecida a un virus inmovilizado incorporó 1400 a 2400 proteínas Gag-Dendra2 dispuestas en una red hexagonal.Cuando usaron los datos de iPALM para reconstruir una imagen de lapso de tiempo de la red, parecía que la red de Gag-Dendra2 no estaba estáticaPara asegurarse, lo verificaron independientemente de dos maneras: matemática y bioquímicamente.
Primero, dividieron la red de proteínas en segmentos separados uniformes. Mediante un análisis de correlación, probaron cómo cada segmento se correlacionaba con el tiempo, de 10 a 100 segundos. Si cada segmento continuaba correlacionándose consigo mismo, las proteínas estaban estacionariasSi perdieron la correlación, las proteínas se difundieron. Descubrieron que con el tiempo, las proteínas eran bastante dinámicas.
La segunda forma en que verificaron la red dinámica fue bioquímicamente. Para este experimento, crearon partículas similares a virus cuya red consistía en 80% de proteínas Gag de tipo salvaje, 10% de Gag etiquetada con SNAP y 10% de gag etiquetada conHalo. SNAP y Halo son proteínas que pueden unir un conector que las une para siempre. La idea era identificar si las moléculas en la red de proteínas permanecían estacionarias, o si migraban posiciones.
"Las proteínas Gag se ensamblan al azar. Las moléculas SNAP y Halo podrían estar en cualquier lugar dentro de la red; algunas pueden estar cerca una de la otra, y otras estarán muy lejos", dijo Saha. "Si la red cambia, hayuna posibilidad de que las moléculas se acerquen entre sí "
Saha introdujo una molécula llamada Haxs8 en las partículas similares a virus. Haxs8 es un dimerizador, una molécula que se une covalentemente a las proteínas SNAP y Halo cuando están dentro del radio de unión entre sí. Si las moléculas SNAP o Halo se mueven una al lado de la otra, producirán un complejo dimerizado. Ella rastreó estas concentraciones de complejo dimerizado con el tiempo. Si la concentración cambiara, indicaría que se encontraron nuevos pares de moléculas. Si la concentración disminuye, indicaría que las proteínas se separaron. De cualquier manera, indicaría que se ha producido un movimiento. Descubrieron que con el tiempo, el porcentaje del complejo dimerizado aumentó; las proteínas Gag HALO y SNAP se movían por toda la red y se unían con el tiempo.
Una nueva herramienta para estudiar virus
Este es el primer estudio que muestra que la estructura reticular de proteínas de un virus envuelto es dinámica. Esta nueva herramienta será importante para comprender mejor los cambios que ocurren dentro de la retícula a medida que las nuevas partículas de virus pasan de inmadurez a peligrosamente infecciosas.
"¿Cuáles son los mecanismos moleculares que conducen a la infección? Abre una nueva línea de estudio", dijo Saha. "Si puede descubrir ese proceso, tal vez pueda hacer algo para evitar que se encuentren, como untipo de droga que detendría el virus en su camino "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Original escrito por Lisa Potter. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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