Un equipo de la Universidad de Alabama en Birmingham dirigido por Jamil Saad, Doctor., ha resuelto la última estructura proteica desconocida del VIH-1, el retrovirus que puede causar el SIDA.

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 virus para ayudar a incorporar las estructuras de picos 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 el virus y evitaría enfermedades. 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 estuve 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 cortaba la proteína durante la expresión de la proteína. "Nunca hemos visto esto para ninguna otra proteína, ", Dijo Saad. Los investigadores encontraron que tenían que limitar la expresión de proteínas a solo dos horas. Incluso entonces, Se cortó el 70 por ciento de la cola citoplasmática y solo el 30 por ciento quedó intacto.

Se necesitaron más de dos años y esfuerzos con 100 condiciones diferentes para obtener un buen producto, Dice Saad. "Ahora podemos hacerlo en dos días".

El corte resultó útil. Una pieza era soluble y el grupo Saad pudo examinar su estructura utilizando 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. Como las condiciones de crecimiento, los investigadores necesitaron muchos ensayos para encontrar las condiciones adecuadas de la membrana. Una solución de micelas es algo similar al vinagre y al aceite después de haberla agitado con fuerza para dispersar pequeñas gotas de aceite por todo el apósito.

De nuevo, Se usó NMR para resolver la estructura insoluble mientras se incorporaba a las micelas.

Cuando el grupo Saad puso moléculas intactas, cola citoplásmica de longitud completa de gp41 en la solución de micelas, encontraron que las estructuras de cada una de las piezas se mantuvieron en la estructura intacta.

Encontraron que el extremo N-terminal de la cola citoplasmática de gp41, midiendo 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 funda de cuero de una pelota de béisbol. El extremo C-terminal de la cola citoplásmica de gp41, midiendo 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 mostró la topología preferida de la cola citoplasmática cuando se unió a la membrana.

Saad dice que la estructura abre áreas de investigación completamente nuevas: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 a la membrana y la asociación de 2, 000 poliproteínas VIH-1 Gag debajo de la superficie de la membrana. Las poliproteínas Gag se cortan luego dentro del virus en maduración para formar múltiples matrices más pequeñas, proteínas de la cápside y nucleocápside que producen el núcleo viral condensado.

Saad dice que el conocimiento de la estructura de la cola citoplasmática de 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 entiende cómo funciona en la infección o cómo ayuda a incorporar la proteína de la envoltura en la membrana, "Dijo Saad.