_ Cercetătorii descoperă arhitectura nucleelor ​​de poxvirus

O reapariție recentă și o epidemie de mpox a adus din nou poxvirusurile ca o amenințare pentru sănătatea publică, subliniind un important decalaj de cunoștințe la baza lor. Acum, o echipă de cercetători de la Institutul de Știință și Tehnologie din Austria (ISTA) a ridicat misterele arhitecturii miezului poxviral combinând diferite tehnici de microscopie crio-electronică cu modelarea moleculară.

Descoperirile, publicate în Nature Structural & Molecular Biology, ar putea facilita cercetările viitoare privind terapiile care vizează miezul poxvirusului.

Virusul Variola, cel mai cunoscut poxvirus și unul dintre cele mai mortale viruși care au afectat oamenii, a făcut ravagii provocând variola până când a fost eradicat în 1980. Eradicarea a reușit datorită unei campanii extinse de vaccinare folosind un alt poxvirus, bine numit virusul Vaccinia.

Reapariția și focarul virusului mpox din 2022–2023 ne-a reamintit încă o dată că virusurile găsesc modalități de revenire. în prim plan ca ameninţări pentru sănătatea publică. Foarte important, acest lucru a evidențiat întrebările fundamentale despre poxvirusuri care au rămas fără răspuns până în prezent.

O astfel de întrebare fundamentală se află, la propriu, în centrul problemei. „Știm că, pentru ca poxvirusurile să fie infecțioase, nucleul lor viral trebuie să fie format corespunzător. Dar din ce este format acest nucleu poxviral și cum se unesc și funcționează componentele sale individuale?” întreabă profesorul asistent ISTA Florian Schur, autorul corespondent al studiului.

Schur și echipa sa pun acum degetul pe veriga lipsă: o proteină numită A10. Interesant, A10 este comun tuturor poxvirusurilor relevante clinic. În plus, cercetătorii au descoperit că A10 acționează ca unul dintre principalele componente ale nucleului poxviral. Aceste cunoștințe ar putea fi esențiale pentru cercetările viitoare privind terapiile care vizează miezul poxviral.

Nucleul viral este unul dintre factorii comuni tuturor formelor de poxvirus infecțios. „Experimentele anterioare în virologie, biochimie și genetică au sugerat câțiva candidați proteine ​​de bază pentru poxvirusuri, dar nu au existat structuri disponibile experimental”, spune ISTA Ph.D. studenta Julia Datler, unul dintre primii autori ai studiului.

Astfel, echipa a început prin a prezice computațional modele ale principalelor candidați ai proteinelor de bază, folosind acum faimosul instrument de modelare moleculară AlphaFold. . În paralel, Datler punea bazele biochimice și structurale ale proiectului, bazându-se pe experiența ei în virologie și pe principala expertiză a grupului Schur: microscopia electronică criogenică sau, pe scurt, cryo-EM.

„Am integrat multe dintre cele mai avansate tehnici cryo-EM disponibile astăzi cu modelarea moleculară AlphaFold. Acest lucru ne-a oferit, pentru prima dată, o vedere de ansamblu detaliată a miezului poxviral – „sigur” sau „bioreactorul” din interiorul virusului care înglobează genomul viral și îl eliberează. în celulele infectate”, spune Schur.

„A fost un pic de noroc, dar în cele din urmă am reușit să găsim combinația potrivită de tehnici pentru a examina această întrebare complexă”, spune postdoc Jesse Hansen, co-ul studiului. -primul autor a cărui expertiză în diferite tehnici de biologie structurală și metode de procesare a imaginilor a fost esențială pentru proiect.

O vedere globală 3D a poxvirusului

Cercetătorii ISTA au examinat virusul Vaccinia „viu” virioni maturi și miezuri de poxvirale purificate sub orice unghi posibil – la propriu.

„Am combinat crio-EM „clasic” cu o singură particulă, tomografia crioelectronică, media subtomogramei și analiza AlphaFold pentru a obține o analiză generală. vedere asupra nucleului poxviral”, spune Datler. Cu tomografia crio-electronică, cercetătorii pot reconstitui volume 3D ale unei probe biologice la fel de mari ca un virus întreg prin achiziționarea de imagini în timp ce înclină treptat proba.

„Este ca și cum ai face o scanare CT a virusului”, spune Hansen. „Tomografia crio-electronică, „specialitatea” laboratorului nostru, ne-a permis să obținem rezoluții la nivel de nanometri ale întregului virus, nucleul său și interior”, spune Schur.

În plus, cercetătorii s-au putut potrivi cu AlphaFold modelează în formele observate ca un puzzle și identifică moleculele care alcătuiesc miezul poxviral. Printre acestea, proteina candidată de bază A10 s-a remarcat ca una dintre componentele majore.

„Am descoperit că A10 definește elementele structurale cheie ale miezului poxvirusurilor”, spune Datler. Schur adaugă: „Aceste descoperiri reprezintă o resursă excelentă pentru a interpreta fragmente de date structurale și virologice generate în ultimele decenii.”

O cale accidentată pentru descoperirea nucleelor ​​poxvirale

Calea către acestea constatările au fost aproape simple. „Trebuia să ne găsim propriul drum de la început”, spune Datler. Folosind expertiza ei în biochimie, virologie și biologie structurală, Datler a izolat, a propagat și a purificat mostre de virus Vaccinia și a stabilit protocoalele de purificare a întregului nucleu viral, optimizând în același timp aceste probe pentru studii structurale.

„Din punct de vedere structural, a fost extrem de greu să studiem aceste nuclee de virus. Dar, din fericire, perseverența și optimismul nostru au dat roade”, spune Hansen.

Cercetătorii ISTA sunt convinși că descoperirile lor ar putea oferi o platformă de cunoștințe pentru terapiile viitoare. care urmăresc să vizeze miezurile poxvirale.

„De exemplu, s-ar putea gândi la medicamente care împiedică asamblarea miezului – sau chiar dezasamblarea și eliberarea ADN-ului viral în timpul infecției. În cele din urmă, cercetarea fundamentală a virusului, așa cum se face aici , ne permite să fim mai bine pregătiți împotriva posibilelor viitoare epidemii virale”, conchide Schur.

(Fluierul)