Después de que un virus de la gripe infecta una célula huésped y secuestra su funcionamiento interno para crear copias de sí mismo, estas copias se juntan en brotes virales que se liberan de la célula huésped para infectar nuevamente. Un nuevo estudio del MIT ahora proporciona la imagen más clara hasta ahora de cómo se desprenden los brotes de la membrana de la célula huésped.

Usando una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido (RMN), El equipo del MIT descubrió que dos moléculas de colesterol se unen a una proteína de la gripe llamada M2 para separar los brotes virales de su huésped. La configuración molecular crea una forma de cuña exagerada dentro de la membrana celular que curva y estrecha el cuello del virus en ciernes hasta que se rompe.

Si bien investigaciones anteriores habían demostrado que la acción de M2 ​​durante la gemación dependía de las concentraciones de colesterol en la membrana celular, el nuevo estudio demuestra el papel exacto que juega el colesterol en la liberación del virus.

Y aunque el equipo se centró en una proteína de la gripe en su estudio, "Creemos que con este enfoque hemos desarrollado, podemos aplicar esta técnica a muchas proteínas de membrana, "dice Mei Hong, profesor de química del MIT y autor principal del artículo, que aparece en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 20 de noviembre.

La proteína precursora de amiloide y alfa-sinucleína, implicado en la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, respectivamente, se encuentran entre las proteínas que pasan al menos parte de su vida dentro de las membranas celulares, que contienen colesterol en sus capas grasas, Hong dice.

"Aproximadamente el 30 por ciento de las proteínas codificadas por el genoma humano están asociadas con la membrana celular, por lo que está hablando de muchas interacciones directas e indirectas con el colesterol, ", señala." Y ahora tenemos una herramienta para estudiar la estructura de las proteínas que se unen al colesterol ".

Desafíos dinámicos

Estudios experimentales y de imágenes anteriores mostraron que la proteína M2 de la gripe era necesaria para la gemación viral, y que la gemación funcionó mejor en las membranas celulares que contienen una concentración específica de colesterol. "Pero teníamos curiosidad, "Hong dice, "acerca de si las moléculas de colesterol realmente se unen o interactúan con M2. Aquí es donde entra en juego nuestra experiencia con la RMN de estado sólido".

La RMN utiliza las propiedades magnéticas de los núcleos atómicos para revelar las estructuras de las moléculas que contienen esos núcleos. La técnica es especialmente adecuada para estudiar el colesterol, "que en general ha sido difícil de medir a nivel molecular porque es tan pequeño y dinámico, interactuando con muchas proteínas, y la membrana celular donde lo observamos también es dinámica y desordenada, "Dice Hong.

La técnica de RMN permitió a Hong y sus colegas determinar el colesterol "en su entorno natural en la membrana, donde también tenemos la proteína M2 en su entorno natural, ", dice. El equipo pudo medir la distancia entre los átomos de colesterol y los átomos de la proteína M2 para determinar cómo se unen las moléculas de colesterol a M2, así como la orientación del colesterol dentro de las capas de la membrana celular.

Curvatura del colesterol y la membrana.

El colesterol no se distribuye uniformemente por toda la membrana celular; hay "balsas" enriquecidas con colesterol junto con áreas menos enriquecidas. La proteína M2 tiende a ubicarse en el límite entre las áreas de balsa y no balsa en la membrana, donde el virus en ciernes puede enriquecerse con colesterol para construir su envoltura viral.

La configuración que Hong y sus colegas observaron en el cuello en ciernes (dos moléculas de colesterol unidas a M2) crea una forma de cuña significativa dentro de la capa interna de la membrana celular. La cuña produce una curvatura en forma de silla de montar en el cuello en ciernes que se necesita para cortar la membrana y liberar el virus.

Los nuevos hallazgos no tienen implicaciones directas para la vacunación o el tratamiento de la gripe. aunque podrían inspirar nuevas investigaciones sobre cómo prevenir la gemación viral, Hong dice.