Filmul molecular care dezvăluie cum virusurile fără anvelopă infectează celulele
Cercetătorii au reușit pentru prima dată să observe modul în care rotavirusul, un agent patogen cu un diametru de mai puțin de 100 de nanometri, perforă membrana care îl înconjoară pentru a-și livra particula centrală în celula gazdă. Descoperirea, publicată în revista Science, completează una dintre ultimele lacune în înțelegerea mecanismului de infectare al virusurilor fără anvelopă membranară.
Virusurile se împart în două categorii majore: cele învelite în membrane, precum herpesvirusul, virusul gripal, HIV și SARS-CoV-2, și cele fără anvelopă, precum poliovirusul, HPV, rotavirusul și adenovirusul. Până în prezent, oamenii de știință cunoșteau mult mai bine modul în care virusurile învelite își transportă materialul genetic prin membrana celulară, declanșând infecția, decât mecanismele virusurilor fără anvelopă.
Echipa de cercetare a identificat proteina responsabilă de perforarea membranei și a dezvăluit modul în care aceasta acționează. Studiul arată că proteina virală 5, cunoscută sub numele de VP5, face membrana permeabilă la calciu, determinând pierderea ionilor de calciu. Această scădere declanșează disocierea proteinei virale 7, sau VP7, de particula virală și formarea unui por în membrană. Rezultatul a contrazis așteptările inițiale ale cercetătorilor, care considerau că VP5 este proteina care perforează membrana, nu VP7.
Studiile anterioare arătaseră cum rotavirusurile se atașează de membrana celulară, sunt înghițite și aduse într-un compartiment delimitat de membrană în interiorul celulei. Virusul trebuie apoi să perforeze acea membrană pentru a-și elibera ADN-ul sau ARN-ul în celulă, prelua mașinăria moleculară a acesteia și se replica.
Descoperirea a fost posibilă datorită unei tehnologii relativ noi numite tomografie crioelectronică, sau cryo-ET. Aceasta permite congelarea ultrarapidă a unei probe biologice ultra-subțiri și captarea de imagini de înaltă rezoluție din multiple unghiuri, care pot fi reconstruite într-un model 3D. Reconstrucțiile au oferit imagini ale fiecărui pas al infecției cu rotavirus, de la atașarea de membrana celulară și înghițirea acestuia până la perforarea membranei și ejectarea ARN-ului.
Pe lângă aprofundarea înțelegerii virologiei, rezultatele ar putea ajuta industria biotehnologică să dezvolte metode mai bune de livrare a terapiilor genice și a altor agenți terapeutici de dimensiuni relativ mari în celule.
Un set important de experimente rămâne de efectuat pentru a confirma detaliile modului în care funcționează VP7. După ce au demonstrat cum rotavirusurile își livrează materialul genetic în celule, cercetătorii intenționează să studieze mecanismele corespunzătoare pentru alte virusuri fără anvelopă. Echipele au deja pregătit terenul pentru imagistica etapelor infecției cu virusuri adeno-asociate, relevante în special pentru biotehnologie și industrie farmaceutică, fiind opțiuni frecvente pentru livrarea terapiilor genice.
