Los investigadores del Virginia Tech Carilion Research Institute (VTCRI) están utilizando nuevos enfoques de imágenes a nanoescala para arrojar luz sobre las actividades dinámicas de los rotavirus, patógenos importantes que causan diarrea potencialmente mortal en niños pequeños. Una vez que un rotavirus ingresa a una célula huésped, arroja su capa de proteína más externa, dejando atrás una partícula de doble capa (DLP). Estos DLP son la forma del virus que produce moléculas de ARN mensajero, que son fundamentales para iniciar la infección.

Investigadores Deborah Kelly, Doctor. y Sarah McDonald, Doctor., ambos profesores asistentes en VTCRI, instantáneas moleculares adquiridas de DLP de rotavirus, en medio de la producción de ARN viral, utilizando microscopía crioelectrónica (crio-EM). El equipo que realizó el trabajo también incluyó a estudiantes de tercer año de medicina, Joanna Kam y Andrew Demmert, de la Escuela de Medicina Virginia Tech Carilion, y becario postdoctoral, Justin Tanner, Doctor.

Para obtener la mejor vista posible de los detalles a nanoescala de los DLP de rotavirus activos, Kelly desarrolló una técnica que permitió la visualización de cambios en la capa más externa. Junto con nuevos enfoques computacionales, los científicos también pudieron detectar las características internas de los DLP, que no se había observado previamente. Curiosamente, las características internas de DLP cambiaron de una manera que se correspondía con las diferencias observables en los niveles de producción de ARN mensajero viral.

Estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos estructurales sobre la mecánica de la síntesis de ARN de rotavirus, lo que a su vez puede proporcionar información sobre cómo se produce este proceso viral tras la infección de la célula huésped. Los resultados aparecen en la última edición de la revista Tecnología .

"Lo notable de este estudio es que pudimos ver diferentes niveles de complejidad dentro de los DLP que se correlacionaban con la síntesis de ARN viral, ", dijo Kelly." Cuando los virus estaban activos, sus estructuras externas se movieron dinámicamente, de una manera que se volvió menos organizada. Mientras que al mismo tiempo, las características fuertes dentro de sus núcleos internos se vuelven más prominentes ".

Un enfoque innovador clave utilizado por el laboratorio de Kelly ha brindado la oportunidad de ver un espectro más amplio de estructuras virales. Al examinar los DLP unidos a los anticuerpos en una superficie de rejilla estable, los investigadores pudieron ver el ciclo de las nanomáquinas a través de sus procesos naturales.

Kelly y McDonald también utilizaron un nuevo algoritmo informático para categorizar los DLP, independientemente, que evitó el sesgo del usuario en los cálculos experimentales. El enfoque computacional basado en estadísticas clasificó las muestras en función de los niveles de producción de ARN. Los resultados mostraron claramente que las DLP de rotavirus con una capa de proteína externa menos organizada tenían detalles más sólidos en sus núcleos internos. También se encontró que estas DLP en las imágenes crio-EM están cerca de más cadenas de ARN.

"Durante muchos años, los científicos se han preocupado por los resultados de mayor resolución y no han prestado mucha atención a la sutil diversidad que existe en las muestras de virus, "dijo McDonald, quien también es profesor asistente de ciencias biomédicas y patobiología en el Colegio Regional de Medicina Veterinaria de Virginia – Maryland. "Pero esa diversidad puede indicar cómo funcionan realmente los virus dentro de las células. No son estáticos, pero de naturaleza dinámica ".

"Es un poco contradictorio, "dijo Kelly, quien también es profesor asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias de Virginia Tech. "Te imaginas eso, si las partes biológicas se estuvieran moviendo, entonces los rasgos se disiparían. Cuando estos reordenamientos ocurren en un espacio tan reducido, sin embargo, potencialmente puede conducir a un nivel superior de organización. Y los cambios coordinados en el exterior de los virus parecen permitir estos procesos ".

Según Kelly, Estos resultados brindan una nueva perspectiva de los procesos sintéticos de ARN del rotavirus y pueden resultar útiles en nuestra comprensión de la biología viral en general. Mejorar nuestra comprensión del funcionamiento interno del rotavirus, ella añadió, también podría proporcionar nuevos objetivos para el desarrollo de tratamientos para las enfermedades diarreicas inducidas por virus.