Wirusowy harpun
Grzegorz Czerwonka | 2006-01-16
Zespół naukowców z Northwestern University odkrył strukturę białka, które warunkuje zdolność wirusów z rodziny paramyxoviridae, m.in. powodujących odrę, świnkę i wiele innych chorób układu oddechowego, do łączenia się i infekowania ludzkich komórek.
Ustalenie struktury tej molekuły i poznanie jej roli w wirusowej fuzji z komórkami może pomóc w rozwoju nowych leków i szczepionek kierowanych przeciwko tym typom wirusów. Badania te były dotowane przez National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) oraz National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID).
Jest to duża proteina, nazwana F, która tkwi na powierzchni membranowej otoczki RNA wirusa. Podczas kontaktu wirusa z komórką białko F zmienia kształt i wydłuża się i wbija jak harpun w błonę zewnętrzną komórki. Później ulega zmianom konformacyjnym i rozpada się przyciągając wirusa do komórki, co prowadzi do zlania się membrany wirusowej z komórkową. Połączenie błon umożliwia wniknięcie wirusowego RNA do komórki, co prowadzi do namnażania się wirusa.
"Ponieważ białko F odgrywa kluczową rolę w infekcji wirusowej, odkrycie jego struktury może mieć istotną wartość dla współczesnej medycyny"
Mimo, iż podstawy procesu fuzji wirusa z komórką został już dawno poznany, to szczegółowe zmiany konformacji struktury białka F przed jak i po fuzji zostały odkryte dopiero teraz przez grupę naukowców z Northwestern, której przewodzili Theodore Jardetzky i Robert Lamb.
„Poznane szczegóły struktury ujawniają jak wirusy infekują komórki oraz dają możliwość stworzenia nowych sposobów leczenia” powiedział Jeremy M. Berg, kierwonik NIGMS.
Odkrycia te mogą wyznaczyć nowy kierunek medycynie, np.: w stosowaniu nowych leków lub szczepionek przeciwko infekcjom RNA wirusami” dodał Anthony S. Fauci, kierwonik NIAID.
Jak odkryto strukturę białkowego harpuna?
Białko F, które zbadał zespół naukowców pochodzi z wirusa paragrypy. Grypę wywołują wirusy z Orthomyxoviridae, a wirusy paragrypy należą do Paramyxoviridae. Poza ludzkimi wirusami paragrypy, rodzina ta obejmuje także inne, zarówno zwierzęce jak i ludzkie patogeny, takie jak: wirus świnki, wirus odry, ludzki syncytialny wirus oddechowy (powszechnie wywołujący zapalenie płuc u dzieci) oraz zwierzęce: wirus psiej nosówki oraz wirus pomoru bydła. Oprócz paramyxowirusów jest jeszcze kilka innych RNA wirusów, które używają tego samego mechanizmu przyłączania się do komórki gospodarza, takich jak wirusy powodujące grypę, AIDS, czy SARS.
Odkrycie struktury białka okazało się kłopotliwe, ponieważ jest to białko nietypowe, które występuje w dwóch różnych formach, włączają w to „meta-stabilny” kształt jaki przyjmuje zaraz przed zlaniem się membran i przekształceniem w stabilną formę po połączeniu się wirusa z komórką gospodarza. Trudności w ustaleniu „meta-stabilnej” struktury wynikały z tego, że zakotwienie białka w powierzchni wirusa (membranie) jest czynnikiem niezbędnym w utrzymaniu aktywności proteiny. Ustalenie struktury takiego specyficznego białka jest możliwe tylko wtedy, gdy białko to jest zintegrowane z membraną. Natomiast sam proces ustalania struktury wymaga, aby białko było wyizolowane z błony.
Aby podołać temu zadaniu naukowcy wykorzystali molekularny trik. Zastąpili część białka, która jest zakorzeniona w membranie, syntetycznym substytutem. Tak więc uzyskano stabilną formę „przed-fuzyjna”, którą można poddać krystalizacji. Następnie, naukowcy użyli promieniowania X o wysokiej intensywności (Advanced Photon Source w U.S. Department of Energy*s Argonne National Laboratory) do uzyskania informacji z kryształów białka. Dzięki tym badaniom udało się zrekonstruować strukturę fuzyjnego białka F.
Porównano tę strukturę do struktury formy „po-fuzyjnej”. Pozwoliło to prześledzić proces przekształcania się białka po zakotwiczeniu się w membranie komórki gospodarza. Okazało się, że jest to najbardziej radykalna zmiana konformacji białka jaka została zaobserwowana do tej pory. „Proteina ta łamie mnóstwo zasad dotyczących zmian konformacyjnych białek” mówi Dr Jardetzky. Wyjaśnia, że biało to nie przyjmuje jednej, stabilnej formy, jak robią to poznane do tej pory białka, ale istnieje w dwóch, bardzo się od siebie różniących formach w zależności od tego, czy zostało zakotwiczone w błonie komórki gospodarza, czy nie. „Odkrycie to daje nam nowy wgląd jak elastyczne mogą być struktury białek”.
Dzięki odkryciu tych struktur, naukowcy będą mogli łatwo badać podobne białka, jak te w wirusach odry, zapalenia płuc i innych, których nie udało się do tej pory zbadać. Dr Lamb dodaje „To czego się dowiemy o jednym białku fuzyjnym u paramyxoviridae odnosi się także do innych białek”
Źródło: NIH/National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Komentarze
pathi | 2006-01-17 00:00:00
odkrycie bialka odpowiedzialnego za infekcje wirusa to niewątpliwie duze osiągniecie. ale zastanowmy sie!! wirus grypy nalezy do najszybciej i najczęsciej mutujacych wirusów co oznacza ze jedna mutacja w nowo odkrytym bialku doprowadzi do zman przy których obecna wiedza o bialku moze byc nieuzyteczna:/ poza tym nietypowosc struktury tej molekuły oraz łatwosc zmian konformacji na dlugo jeszcze spędzasen z powiek naukowcom wiec jak narazie zostaje ciepla pierzyna i stos lekarstw w walce z wirusem:(
Grzesiek | 2006-01-29 00:00:00
Faktycznie, wirus grypy jest bardzo szybko mutującym wirusem, ale głównie zmianie ulegają zewnątrzbłonowe glikoproteiny neuraminidaza i hemaglutynina. Odkrycie wirusowego względnie stałego białka, biorącego udział w infekcji, pozwoliłoby na stworzenie uniwersalnej i niezawodnej szczepionki.
aguś | 2006-02-06 00:00:00
zgadzam się ze wszystkimi komentarzmi:))))))to bardzo ważne odkrycia:::)))))
aramis | 2006-10-05 00:00:00
duzo sie pisze o poszukiwaniu leku na HIV-AIDS ale na dobra sprawe dalej nie wiemy skad i jak pojawil sie ten wirus wsrod ludzi do tego tak nagle i dlaczego w ogole zaczol mutowac u ludzi powodujac tak smiertelne zagrozenie,znane sa rozne teorie ale dalej nie ma 100% wyjasnienia co tak naprawde sie stalo?tez dalej sa duze kontrowersje w srodowisku naukowo - medycznym czy wirus HIV powoduje AIDS sa zorganizowane grupy ktore nie akceptuja dowodzenia ,ze HIV powoduje AIDS opierajac sie na roznych swoich badawczych analizach ktore sa publikowane ale ignorowane przez zwolennikow tradycyjnej teorii,kiedy poznamy prawde?