Forskere ved European Molecular Biology Laboratory (EMBL) i Heidelberg, Tyskland, har for første gang afsløret den detaljerede struktur af skallen, der omgiver det genetiske materiale fra retrovira, såsom HIV, på et afgørende og potentielt sårbart stadium i deres livscyklus : når de stadig dannes. Undersøgelsen, der offentliggøres online i dag i Nature, giver information om en del af virussen, der kan være et potentielt fremtidig lægemiddelmål.
Når et retrovirus modnes, omorganiserer de to dele af dets shell-protein (rød og blåt eller gult og blåt) sig dramatisk, sno sig og bevæger sig væk fra hinanden. Kredit: EMBL / T.Bharat
Retrovirus består i det væsentlige af genetisk materiale indkapslet i en proteinshell, som igen er omgivet af en membran. Efter at have kommet ind i en målcelle - i tilfælde af HIV, en af cellerne i vores immunsystem - gentages virussen og producerer flere kopier af sig selv, som hver skal samles fra en medley af virale og cellulære komponenter til en umoden virus .
”Alle de nødvendige komponenter samles i værtscellen for at danne den umodne virus, som derefter skal modnes til en partikel, der er i stand til at inficere andre celler,” siger John Briggs, der ledede forskningen på EMBL. ”Vi fandt ud af, at når det sker, er ændringerne i virusskallen mere dramatiske end forventet.”
Både de modne og umodne virusskaller er bikagelignende gitter af hexagonformede enheder. Ved hjælp af en kombination af elektronmikroskopi og computebaserede metoder undersøgte Briggs og kolleger, hvilke dele af nøgleproteinerne, der klæber sammen for at opbygge honningkammen fra det umodne skal. Disse viste sig at være meget forskellige fra de dele, der bygger den modne skal. Denne viden vil hjælpe forskere med at afsløre, hvordan den umodne virus samles i cellen, og hvordan skalproteinerne arrangerer sig selv til at gå fra den ene form til den anden.
Proteinskalets rolle og form (blå / orange) ændres fra umoden (toppen) til den modne form af virussen (bunden). Kredit: EMBL / T.Bharat.
Resultater som disse kan en dag vise sig værdifulde for dem, der ønsker at designe nye typer antiretrovirale terapier. Mange antiretrovirale medikamenter blokerer allerede for enzymet, der normalt ville adskille komponenter i det umodne skall for at lade det modne. Men der er i øjeblikket ingen godkendte lægemidler, der virker på selve skallen og forhindrer enzymet i at låse sig fast.
Selvom de virusselskaller, der blev afbildet i denne undersøgelse, stammede fra Mason-Pfizer-abevirus og fremstilles kunstigt i laboratoriet, ligner de tæt på både denne virus og HIV - som er meget ens - i deres naturlige former.
"Vi har stadig brug for meget mere detaljeret information, inden der kan tænkes på lægemiddeldesign," konkluderer Briggs, "men endelig er det et skridt fremad at kunne sammenligne modne og umodne strukturer."
Arbejdet blev udført i samarbejde med gruppen af Tomas Ruml ved Institut for kemisk teknologi i Prag, Tjekkiet.
Genudgivet med tilladelse fra Det Europæiske Molekylærbiologisk Laboratorium.