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La nuova tecnica permette all'osservazione in tempo reale del hemagglutinin di influenza A durante l'entrata virale

A differenza degli organismi viventi, evitare l'estinzione, i virus devono dirottare i machineries ospite di vita per generare i nuovi virus. Il virus respiratorio devastante, virus di influenza A, utilizza le sue proteine (HA) del hemagglutinin per cercare le cellule ospiti adatte. Generalmente, l'ha ha due funzioni importanti: selezione della cellula ospite e dell'entrata virale. Fissando alle cellule ospiti, il virus di influenza A è introdotto nelle cellule ospiti via il endocytosis.

Un carico di doppio strato lipidico, conosciuto come endosome, porta il virus di influenza A dalla membrana cellulare in citoplasma della cellula ospite. Sebbene l'ambiente dentro endosome sia acido, il virus di influenza A rimane vivo. Più in maniera sconvolgente, l'ha subisce il mutamento strutturale per mediare la membrana virale per fondere con la membrana endosomal ospite per formare un foro per rilasciare le componenti virali. La generazione di questo evento di fusione è elaborata come fusogenic e quindi i mutamenti strutturali dell'ha stato necessario per questo evento è chiamato come transizione fusogenic. Il meccanismo di questo evento è stato tenuto in vaso di Pandora per le decadi malgrado gli estesi studi è stato fatto per rivelare il suo mistero.

Ora, Keesiang Lim e Richard Wong dall'università di Kanazawa e colleghi hanno studiato il dinamico molecolare dell'ha facendo uso di microscopia atomica ad alta velocità della forza, una tecnica permettendo alla visualizzazione in tempo reale delle molecole sul nanoscale. I ricercatori potevano non solo registrare la transizione fusogenic dell'ha, ma egualmente osservano la sua interazione con i exosomes (un carico di doppio strato lipidico simile a endosome rilasciato dalle celle all'ambiente esterno).

Gli scienziati inizialmente hanno osservato la conformazione indigena dell'ha nell'ambito del buffer fisiologico neutrale, una circostanza che somiglia a ad uno stato neutrale in cellula ospite (un pH di 7,6). In questa circostanza, l'ha è stato comparso come elissoide, che è in accordo i risultati generati da altri strumenti quali cristallografia a raggi x e microscopia dell'cryo-elettrone. Wong ed i colleghi hanno registrato con successo la transizione fusogenic, che accadendo quando l'ha è stato esposto ad un ambiente acido. I loro risultati di HS-AFM hanno illustrato col passare del tempo una transizione dell'ha da un'elissoide ad una Y-forma insieme alla declinazione di altezza e di circolarità/rotondità dell'ha. I ricercatori rassicurano il cambiamento conformazionale accade perché un sottounità particolare dell'ha è diventato facilmente per digerirsi da tripsina dopo la transizione.

Per studiare come l'ha può facilitare la fusione fra la membrana virale ed ospitare la membrana endosome, Wong ed i colleghi lasciano l'ha hanno interagito con i exosomes, un carico di doppio strato lipidico che imita endosome. L'interazione Ha-exosome si pensa che sia simile ad interazione Ha-endosome durante la fusione della membrana. Durante l'interazione, il cambiamento conformazionale dell'ha è stato trovato ancora prima del suo messo in bacino su un exosome. La transizione di Fusogenic rilascia un peptide particolare, conosciuto come il peptide di fusione, che inserzioni successive nella membrana exosomal, permettendo alla molecola dell'ha di incassare sulla membrana. Gli scienziati egualmente hanno trovato le prove che l'interazione Ha-exosome ha causato la deformazione o la rottura di exosome, piombo “ad una dispersione„ dei materiali exosomal.

I risultati di Wong e dei colleghe forniscono le comprensioni importanti per il meccanismo di fusione Ha-mediata della membrana. Inoltre, il loro lavoro egualmente dimostra i vantaggi di HS-AFM per lo studio dei trattamenti biologici. Lim e Wong tonificante hanno commentato: “Questo studio suggerisce forte che HS-AFM sia uno strumento fattibile, non solo per lo studio del dinamico molecolare delle proteine virali di fusione, ma anche per prevedere l'interazione fra le proteine virali di fusione e le loro membrane dell'obiettivo.„

Sfondo

Il hemagglutinin di influenza A del hemagglutinin di influenza A (HA) è una proteina che risiede sulla superficie del virus di influenza A (il colpevole che causa “l'influenza„ o l'influenza), svolgente un ruolo chiave nell'infettività virale. Le funzioni dell'ha comprendono fissare il virus di influenza A alle cellule bersaglio ed all'entrata virale. Dopo che i attaches del virus alla sua cellula ospite, è bloccato in un carico di doppio strato lipidico conosciuto come endosome e successivamente prendpartee al citoplasma ospite. Questo trattamento è chiamato come endocytosis. Ambiente acido nei cambiamenti endosome della struttura di grilletti dell'ha per concedere l'ha per orchestrare fusione fra la membrana virale e per ospitare membrana endosomal. Per concludere, le componenti virali possono essere scaricate nelle cellule ospiti ed i nuovi virus saranno fatti. Le cellule bersaglio principali in esseri umani sono posizionate tipicamente nelle vie respiratorie superiori. Richard Wong dall'università di Kanazawa ed i colleghi ora hanno applicato la microscopia atomica ad alta velocità della forza per studiare la transizione fusogenic dell'ha e l'interazione dell'ha con le membrane di doppio strato lipidico.

La microscopia atomica della forza di microscopia atomica della forza (AFM) è una tecnica di rappresentazione in cui l'immagine è costituita dalla scansione della superficie con un suggerimento molto piccolo e marcato. Il moto di scansione orizzontale del suggerimento è controllato via gli elementi piezoelettrici, mentre il moto verticale è convertito in profilo di altezza, con conseguente distribuzione di altezza della superficie del campione. Poichè la tecnica non comprende le lenti, la sua risoluzione non è limitata dal cosiddetto limite di diffrazione come nella diffrazione ai raggi X, per esempio. In un'impostazione ad alta velocità (HS-AFM), il metodo può essere usato per produrre i film dei mutamenti strutturali di un campione in tempo reale, mentre una biomolecola può essere scandita in spettrografia di massa 100 o più di meno. Wong ed i colleghi hanno applicato con successo la tecnica di HS-AFM per studiare la transizione fusogenic dell'ha e come fonde con le membrane delle particelle biologiche.

Source:
Journal reference:

Lim, K., et al. (2020) High-Speed AFM Reveals Molecular Dynamics of Human Influenza A Hemagglutinin and Its Interaction with Exosomes. Nano Letters. doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01755.