Beregningsundersøgelse afslører, hvordan ebola-nukleocapsid stabiliserer sig

Ebola-virussen forårsager en alvorlig infektion med en dødelighed på mellem 50 % og 90 %. Nukleoproteiner i virussen samles i et spiralformet arrangement og indkapsler et enkeltstrenget RNA-genom, ssRNA, at danne et stavlignende kompleks kendt som et nukleokapsid, som er afgørende for virussens funktion. Stanglignende nukleokapsider findes også i andre vira, ligesom SARS-CoV-2, som forårsager COVID-19.

I den Journal of Chemical Physics , forskere ved University of Delaware rapporterer en beregningsmæssig undersøgelse af dette nukleocapside og viser, at bindingen af ​​ssRNA'et tillader nukleocapsidet at bevare sin form og strukturelle integritet.

Simuleringer af virus er vanskelige, fordi systemerne er meget store. Kun nogle få kapsider, inklusive hepatitis B, HPV, HIV-1, og satellittobaksmosaikvirus, er blevet undersøgt på atomniveau. Molekylær dynamik simuleringer af ebola nukleocapside, til dato, kun er blevet udført af dets isolerede bestanddele og ikke på atomniveau.

Dette arbejde repræsenterer den første beregningsmæssige undersøgelse på atomniveau af ebola-nukleocapsid-samlingen. Modellen brugt af efterforskerne inkluderede alle atomer i den spiralformede nukleoproteinsamling, ssRNA, vandmolekyler, og endda ioner, såsom natrium og klorid, som stabiliserer denne stærkt ladede struktur.

Den resulterende model har 4,8 millioner atomer, nemlig nukleocapsidstrukturen med ssRNA'et til stede og uden det. Det andet system blev inkluderet som en kontrol for at undersøge ssRNA'ets rolle.

"Vi fandt ud af, at ssRNA-indkapsling resulterer i stabilisering af ebola-virusnukleocapsidet og er afgørende for at opretholde den strukturelle integritet af dets spiralformede samling, " sagde forfatteren Juan Perilla.

Forskerne fandt ud af, at nukleoprotein-interaktionerne og -ionerne bidrager til stabiliteten af ​​nukleocapsidet. I ebola-nukleokapsiden, nukleoproteiner forbindes med hinanden for at danne en spiralformet samling. Natrium- og chloridioner blev fundet at klynge sig tæt på nukleocapsidet i simuleringen for at modvirke dets ladningsfrastødning.

Den stavlignende nukleocapsidstruktur er essentiel for ebola-virusets evne til at inficere og undgå cellulære forsvarsmekanismer såvel som dens evne til at replikere i værtsceller. Nukleocapsidet fungerer som et stillads for virussamling og som en skabelon til transskription af virusets gener og replikation. Dens kritiske roller under infektion gør den til en ideel kandidat til antiviral intervention.

Viden på molekylært niveau om virusdynamik er nødvendig for at forstå struktur og funktion og lokalisere sårbarheder, men det er normalt utilgængeligt fra eksperiment. Disse indsigter er let tilgængelige fra computersimuleringer, imidlertid.

Denne undersøgelse skal hjælpe videnskabsmænd med at udvikle lægemiddelbehandlinger, der er rettet mod virale nukleocapsider. Efterforskerne forudser, at den metodiske tilgang, de har udviklet til ebola, kan bruges til at studere andre spiralformede strukturer, såsom nukleocapsidet af SARS-CoV-2.