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A técnica nova permite a observação do tempo real do hemagglutinin da gripe A durante a entrada viral

Ao contrário dos organismos vivos, para evitar a extinção, os vírus precisam de sequestrar machineries vivos do anfitrião para gerar vírus novos. O vírus respiratório devastador, vírus da gripe A, utiliza suas proteínas (HA) do hemagglutinin para procurarar por pilhas de anfitrião apropriadas. Geralmente, o HA tem duas funções importantes: selecção da pilha de anfitrião e da entrada viral. Em cima de anexar às pilhas de anfitrião, o vírus da gripe A é trazido em pilhas de anfitrião através do endocytosis.

Uma carga do bilayer do lipido, conhecida como endosome, leva o vírus da gripe A da membrana de pilha no citoplasma da pilha de anfitrião. Embora o ambiente dentro de endosome seja ácido, o vírus da gripe A permanece vivo. Mais impressionante, o HA submete-se à mudança estrutural para negociar a membrana viral para fundir com a membrana endosomal do anfitrião para formar um furo a fim liberar componentes virais. A geração deste evento da fusão é elaborada como fusogenic, e daqui as mudanças estruturais do HA necessário para este evento são chamadas como a transição fusogenic. O mecanismo deste evento foi mantido na caixa de Pandora por décadas apesar dos estudos extensivos foi feito para revelar seu mistério.

Agora, Keesiang Lim e Richard Wong da universidade de Kanazawa e colegas estudaram o dinâmico molecular do HA usando a microscopia atômica de alta velocidade da força, uma técnica permitindo o visualização do tempo real das moléculas no nanoscale. Os pesquisadores podiam não somente gravar a transição fusogenic do HA, mas igualmente observam sua interacção com exosomes (uma carga do bilayer do lipido similar a endosome liberado por pilhas ao ambiente exterior).

Os cientistas observaram inicialmente a conformação nativa do HA sob o amortecedor fisiológico neutro, uma circunstância que se assemelhasse a uma condição neutra na pilha de anfitrião (um pH de 7,6). Nesta circunstância, o HA foi aparecido como um elipsóide, que fosse em conformidade com os resultados gerados por outras ferramentas tais como o cristalografia do raio X e a microscopia do cryo-elétron. Wong e os colegas gravaram com sucesso a transição fusogenic, que acontecendo quando o HA foi expor a um ambiente ácido. Seus resultados de HS-AFM ilustraram uma transição do HA de um elipsóide a uma Y-forma junto com a declinação da altura e da forma circular/redondeza do HA ao longo do tempo. Os pesquisadores tranquilizam a mudança conformational acontecem porque uma subunidade particular do HA se tornou facilmente para ser digerida pelo trypsin após a transição.

Para estudar como o HA pode facilitar a fusão entre a membrana viral e hospedar a membrana endosome, Wong e os colegas deixam o HA interagiram com os exosomes, uma carga do bilayer do lipido que imite endosome. A interacção HA-exosome é esperada ser similar à interacção HA-endosome durante a fusão da membrana. Durante a interacção, a mudança conformational do HA foi encontrada outra vez antes do seu entrada em um exosome. A transição de Fusogenic libera um peptide particular, conhecido como o peptide da fusão, que inserções mais atrasadas na membrana exosomal, permitindo a molécula do HA de encaixar na membrana. Os cientistas igualmente encontraram evidências que a interacção HA-exosome causou a deformação ou a ruptura de exosome, conduzindo a um “escapamento” de materiais exosomal.

Os resultados de Wong e de colegas de trabalho fornecem introspecções importantes para o mecanismo da fusão HA-negociada da membrana. Além, seu trabalho igualmente demonstra as vantagens de HS-AFM para estudar processos biológicos. Lim e Wong comentaram hilariante: “Este estudo sugere fortemente que HS-AFM seja uma ferramenta praticável, não somente investigando o dinâmico molecular de proteínas virais da fusão, mas igualmente visualizando a interacção entre proteínas virais da fusão e suas membranas do alvo.”

Fundo

O hemagglutinin da gripe A do hemagglutinin da gripe A (HA) é uma proteína que reside na superfície do vírus da gripe A (culpado que causa “a gripe” ou a gripe), jogando um papel chave na infectividade viral. As funções do HA incluem anexar o vírus da gripe A às pilhas de alvo e à entrada viral. Depois que os diplomatas do vírus a sua pilha de anfitrião, ele são prendidos em uma carga do bilayer do lipido conhecida como endosome, e participam subseqüentemente no citoplasma do anfitrião. Este processo é chamado como o endocytosis. Ambiente ácido em mudanças endosome da estrutura dos disparadores do HA para reservar o HA orquestrar a fusão entre a membrana viral e hospedar a membrana endosomal. Finalmente, os componentes virais podem ser liberados em pilhas de anfitrião e os vírus novos serão feitos. As pilhas de alvo principais em seres humanos são ficadas tipicamente nas vias respiratórias superiores. Richard Wong da universidade de Kanazawa e os colegas têm aplicado agora a microscopia atômica de alta velocidade da força para estudar a transição fusogenic do HA, e a interacção do HA com membranas do lipido-bilayer.

A microscopia atômica da força da microscopia atômica da força (AFM) é uma técnica de imagem lactente em que a imagem é formada fazendo a varredura uma superfície com uma ponta muito pequena e afiada. O movimento da exploração horizontal da ponta é controlado através dos elementos piezoeléctricos, quando o movimento vertical for convertido em um perfil da altura, tendo por resultado uma distribuição da altura da superfície da amostra. Porque a técnica não envolve lentes, sua definição não é restringida pelo limite de difracção assim chamado como na difracção de raio X, por exemplo. Em uma instalação de alta velocidade (HS-AFM), o método pode ser usado para produzir filmes das mudanças estruturais de uma amostra no tempo real, enquanto uma biomolécula pode ser feita a varredura na Senhora 100 ou menos. Wong e os colegas aplicaram com sucesso a técnica de HS-AFM para estudar a transição fusogenic do HA, e como funde com as membranas de partículas biológicas.

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.