Virulensfaktor for influenza A-virus kortlagt i realtid

Influenza A -vira, som tidligere er ansvarlige for dødelige pandemier, er stadig et stort globalt folkesundhedsproblem i dag. Molekyler kendt som virulensfaktorer produceres af bakterier, vira, og svampe til at hjælpe dem med at inficere værtsceller. En af virulensfaktorer, der findes i influenza A -vira, er hæmagglutinin (HA). Forskere ved Kanazawa University har for nylig undersøgt strukturen af ​​HA af aviær influenzavirus, H5N1, ved hjælp af højhastigheds-atomkraftmikroskopi (HS-AFM). Deres fund er afgørende for at udvikle terapeutiske tilgange mod influenza A -vira i fremtiden.

HA syntetiseres indledningsvis af værtsceller i sin forstadie, kendt som HA0. Omdannelse af HA0 til HA afhænger af patogeniciteten af ​​influenza A -vira:ekstracellulær omdannelse til lavpatogen influenza A -vira og intracellulær konvertering for stærkt patogene influenza A -vira. Derfor, forståelse af strukturen og egenskaberne af HA0 er altafgørende for at dechifrere HA. Richard Wong og hans forskerhold forsøgte således at undersøge HA0 under mikroskopet. Det rekombinante HA0-protein af H5N1 blev visuelt analyseret af HS-AFM-systemet udviklet af Kanazawa University.

Både HA0 og HA findes i homotrimeriske former, og omdannelse af HA0 til HA ændrer ikke signifikant den homotrimeriske struktur. Derfor, det er rimeligt at bruge HA som en skabelon til at generere HA0 HS-AFM simuleringsbilleder. Et surt endosomalt miljø er den kritiske faktor for HA til at fremkalde fusion mellem den virale membran og den endosomale membran for at frigive virale materialer i værtsceller. For at belyse den sure virkning på HA0, den blev først udsat for et surt miljø. Trimeren af ​​HA0 viste sig at være meget følsom over for den sure opløsning og ekspanderede betydeligt. Når konformationelle ændringer af hæmagglutinin blev målt i realtid ved hjælp af HS-AFM, teamet fandt ud af, at dets område var større, og dens højde er kortere. Det sure miljø gjorde i det væsentlige molekylet fladere og mere cirkulært, i forhold til dens oprindelige modstykke. Denne ændring i konformation var, imidlertid, reversibel, da strukturen vendte tilbage til sin oprindelige form ved neutralisering.

Denne undersøgelse banede vejen for at undersøge biologiske begivenheder inden for vira i realtid. Forfatterne angiver betydningen af ​​HS-AFM for denne forskning:"Vores pilotarbejde etablerer HS-AFM som et uforligneligt værktøj til direkte at studere viral proteindynamik, som er vanskelige at fange med lave signal-til-støj-teknikker, der er afhængige af ensemble-gennemsnit, såsom cyro-EM og røntgenkrystallografi, "siger hovedforfatter af undersøgelsen Dr. Kee Siang Lim." Med høj scanningshastighed og en minimalt invasiv cantilever, vi forudsiger, at HS-AFM er muligt at afsløre strømmen af ​​irreversible konformationsændringer af HA2 forårsaget af lav pH, som efterligner de sande biologiske hændelser, der opstår, når HA kommer ind i et værtsendosom, i fremtidig undersøgelse. "