Por primera vez, los científicos saben lo que le sucede a la forma de un virus cuando invade una célula huésped, gracias a un experimento de investigadores de la Facultad de Medicina de Penn State y la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh. Comprender cómo cambia la forma del virus podría conducir a terapias antivirales más efectivas.

El experimento fue diseñado para investigar cómo cambia la capa de proteína de un virus, su cápside, mientras se prepara para inyectar su material genético en una célula. Estas partículas de virus alteradas se conocen como partículas A, o intermedios de entrada de virus.

En experimentos anteriores, la exposición de un virus a calor extremo o proteínas hizo que cambiara la forma de toda la cápside. Estas fueron las simulaciones observables más cercanas a un virus que invade una célula que se había ideado en ese momento.

"Con estos trucos de laboratorio, mi laboratorio y los de otros investigadores pudieron crear estructuras de alta resolución de las partículas de virus alteradas, pero todos estos trucos activaban la cápside desde todas las direcciones, "dijo Susan Hafenstein, profesor asistente de medicina y microbiología e inmunología, Facultad de Medicina de Penn State.

Hafenstein planteó la hipótesis de que en una simulación más realista, sólo cambiaría de forma la parte del virus que interactuaba con los receptores de la célula.

En el nuevo experimento, Hafenstein y sus coinvestigadores simularon la superficie de una célula usando membranas simuladas llamadas nanodiscos. Insertaron moléculas de proteínas receptoras de células humanas que permiten que las señales externas entren en la célula, en los nanodiscos, la primera vez que se ha hecho esto para capturar una cápside de virus. Los resultados se informaron en una edición reciente de la revista. Avances de la ciencia .

"Este receptor en particular tiene una cola larga que se esconde en la membrana celular, "Hafenstein explicó." En nuestro experimento, enterró su cola en el nanodisco, dándonos una membrana simulada que muestra el receptor apropiado para unirse al virus ".

Luego, los investigadores agregaron cápsides de virus a las membranas del receptor y observaron los cambios resultantes en la cápside utilizando una técnica de imagen llamada microscopía crioelectrónica.

Cuando las miles de imágenes en 2D que tomaron se volvieron a ensamblar en una cápside en 3D, un proceso muy parecido a una tomografía computarizada, descubrieron que los cambios de forma observados anteriormente ocurrían solo en el lugar donde los receptores se unían al virus.

"Nuestro trabajo muestra que un poro se abre solo en ese punto de interacción con la célula huésped, "Hafenstein dijo." Y eso es lo que va a configurar la cápside para liberar el material genético en la célula. Creemos que hemos capturado la primera cápside de virus fisiológicamente precisa preparada para ingresar al huésped. Todos los que habíamos estudiado anteriormente mostraban cambios en toda la cápside ".

Un avance reciente en la microscopía crioelectrónica (detección directa de electrones) hizo posible la observación.

"Esta forma de tomar imágenes nos ha permitido tomar imágenes realmente rápidas que luego pueden corregirse en datos perfectos, ", Dijo Hafenstein." Ahora podemos obtener una resolución atómica usando cryoEM ".

Los investigadores utilizaron un virus llamado coxsackievirus B3 (CVB3) en su experimento. CVB3 es un tipo de picornavirus, una familia de pequeños virus de ARN que muta rápidamente y que causa enfermedades que van desde el resfriado común hasta la pancreatitis y la poliomielitis.

Los virus de ARN, un grupo que también incluye al VIH, cambian cada vez que se replican. Estos virus altamente mutantes pueden escapar a los medicamentos antivirales.

El objetivo final es comprender las complejidades de los pasos del ciclo de vida del virus, como la forma en que el virus entra en la célula huésped, y dirigir los antivirales a esos pasos específicos, Dijo Hafenstein. "Luego, si el virus muta para escapar de la droga, también perderá la capacidad de ingresar a la celda ".

Próximo, El grupo de Hafenstein planea usar un nanodisco más grande para capturar el proceso del virus que interactúa con la membrana simulada.

"Debido a que los nanodiscos de este conjunto de experimentos eran tan pequeños, no obtenemos la mejor imagen de la interacción, y ese es un lugar para mejorar, "ella dijo. Esto, ella espera, revelará "el paso más importante:averiguar qué desencadena la liberación del ARN en la célula".