Hvordan en virus danner sine symmetriske skaller

Mange vira, såsom dem, der forårsager almindelig influenza og COVID-19, har en ydre proteinkappe kaldet en capsid, der danner en symmetrisk beskyttende skal omkring deres genetiske materiale. Forskere har længe været fascineret af, hvordan disse kapsider selv samles fra individuelle proteinunderenheder til deres indviklede strukturer. Nu har et team af forskere fra UC Berkeley og Lawrence Berkeley National Laboratory taget et væsentligt skridt i retning af at forstå denne proces ved at afsløre, hvordan to proteiner fra en plantevirus, brommosaikvirus (BMV), samles og danner en sekskantet byggesten til kapsiden.

Forskerne brugte en teknik kaldet røntgenkrystallografi, som gjorde det muligt for dem at bestemme proteinkompleksets tredimensionelle struktur. De fandt ud af, at de to proteiner, kaldet kappeproteinet og bevægelsesproteinet, interagerer på en specifik måde for at danne en sekskantet "dimer af dimerer"-struktur, som er den grundlæggende byggesten i BMV-capsidet. Denne struktur er karakteriseret ved to par proteiner arrangeret i en sekskantet form.

Denne opdagelse giver ny indsigt i, hvordan vira selv samler sig og potentielt kan hjælpe med udviklingen af ​​antivirale terapier. Ved at forstå de molekylære mekanismer, der ligger til grund for dannelsen af ​​virale kapsider, kan videnskabsmænd designe lægemidler, der retter sig mod og forstyrrer selvsamlingsprocessen, hvilket forhindrer virussen i at danne en beskyttende skal og replikere.

"Vores undersøgelse giver en afgørende brik i puslespillet for at forstå, hvordan vira samler deres kapsider," sagde Eva-Maria Strasser, en postdoc-forsker ved Institut for Molekylær Biologi ved UC Berkeley og hovedforfatter af undersøgelsen. "Denne viden kan føre til udviklingen af ​​nye strategier til at bekæmpe virusinfektioner."

Forskerne fik også indsigt i bevægelsesproteinets rolle i samlingsprocessen. Bevægelsesproteinet er kendt for at være involveret i transporten af ​​det virale genetiske materiale fra cellens kerne til stedet for kapsidsamling, men dets rolle i selve samlingsprocessen var ikke godt forstået. Undersøgelsen afslørede, at bevægelsesproteinet spiller en strukturel rolle i dannelsen af ​​den sekskantede byggesten, hvilket tyder på, at det har to funktioner i den virale livscyklus.

"Bevægelsesproteinet ser ud til at have to opgaver:det hjælper det genetiske materiale med at komme derhen, hvor det skal hen, og det hjælper også med at opbygge kapsiden," siger Jennifer Doudna, en efterforsker ved Howard Hughes Medical Institute, professor i molekylær- og cellebiologi. , og seniorforfatter af undersøgelsen.

Forskerholdet planlægger yderligere at undersøge bevægelsesproteinets rolle i samlingsprocessen og at undersøge, hvordan resultaterne kan anvendes på andre vira. De håber, at dette arbejde vil bidrage til udviklingen af ​​nye antivirale terapier og en dybere forståelse af viral biologi.