Ny forskning afslører kritiske trin i Lassa-virus ribonukleopartikelsamling og rekruttering

Lassa-virus (LASV) er det patogen, der forårsager Lassa-hæmoragisk feber, en sygdom, der er endemisk i Vestafrika, og som forårsager cirka 5.000 dødsfald hvert år. På CSSB Center for Structural Systems Biology arbejdede grupperne Uetrecht (CSSB, LIV, Uni Siegen), Kosinski (CSSB, EMBL) og Rosenthal (BNITM, CSSB) sammen for at afsløre den afgørende rolle, som RNA spiller i kritiske trin af Lassa. virus livscyklus.

Deres resultater er offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

I den menneskelige krop producerer 20.000 gener over en million forskellige former for proteiner. Lassa-virussen til sammenligning er minimal, da den kun består af fire proteiner, kendt som L, NP, Z og GPC.

"Vi forsøger at forstå, hvordan disse fire proteiner kan forårsage så alvorlig skade på menneskelige celler," forklarer avisens første forfatter Lennart Sänger. "Aktiviteterne og ekspressionen af ​​disse proteiner skal være stramt reguleret, og proteinerne skal kommunikere effektivt med hinanden for at påtage sig forskellige funktioner."

For at beskytte og skjule virussen mod påvisning af immunsystemet, omslutter nukleoproteinet (NP) det virale genom i et kapsid. Dette kapsid danner sammen med viralt RNA og L-proteinet ribonukleoproteinkomplekser (RNP'er).

For at udbrede infektion skal RNP'er kontinuerligt omstrukturere sig selv for at muliggøre viral genomreplikation og transkription. Forskerne undersøgte interaktionerne mellem NP og viralt RNA samt Z-proteinet for at få en bedre forståelse af mekanismen og dynamikken i RNP-dannelse og pakning i nye virale partikler.

Ved hjælp af strukturel massespektrometri, en metode, der fungerer som en molekylær skala ved at afsløre atomvægten af ​​molekylære interaktioner, undersøgte forskerne dynamikken mellem NP og viralt RNA. "I begyndelsen eksisterer NP-proteinet ikke i en sammensætning, der kan binde viralt RNA," forklarer Charlotte Uetrecht, en CSSB-gruppeleder og ekspert i massespektrometriteknikker.

"Der skal ske en ændring for at muliggøre denne binding, og vi opdagede, at viralt RNA kan igangsætte denne ændring af sig selv." Forskerne identificerede RNA som drivkraften for adskillelsen af ​​ringlignende NP-trimerer til monomerer, som derefter er i stand til at danne højere ordens RNA-bundne NP-samlinger.

Forskerne undersøgte også NP-interaktion med Z-proteinet mere detaljeret. For at lette dette brugte Kosinski-gruppen AlphaFold til at forudsige NP-Z-kompleksets interaktionssted. Disse forudsigelser blev derefter verificeret af forskere i laboratoriet.

"Brug af kunstig intelligens gjorde det muligt for os hurtigt at identificere mulige interaktioner og gjorde os også i stand til at skabe mutanter for at verificere vores hypotese," bemærker Jan Kosinski. Forskerne var i sidste ende i stand til at påvise, at mens NP binder Z uafhængigt af tilstedeværelsen af ​​RNA, er denne interaktion pH-afhængig.

"Samlet set hjælper disse resultater med at forbedre vores forståelse af RNP-samling, rekruttering og frigivelse i Lassa-virus," forklarer Maria Rosenthal, en Lassa-virusekspert ved Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine og et CSSB-associeret medlem. I Vestafrika forudsiges 186 millioner mennesker at være i risiko for Lassa-virusinfektion i 2030, og Verdenssundhedsorganisationen anerkender Lassa-virus som et farligt og alligevel understuderet patogen.

"Forståelse af, hvordan Lassa-virus fungerer, kan i sidste ende sætte os i stand til at udvikle molekyler, som kan hæmme replikationen af ​​denne virus og behandle Lassa-feber," bemærker Rosenthal.

Flere oplysninger: Lennart Sänger et al, RNA to Rule Them All:Critical Steps in Lassa Virus Ribonucleopartikel Assembly and Recruitment, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c07325

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af CSSB Center for Structural Systems Biology