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La nueva técnica habilita la observación en tiempo real del hemagglutinin de la gripe A durante asiento viral

A diferencia de organismos vivos, evitar la extinción, los virus necesitan secuestrar machineries vivos del ordenador principal para generar nuevos virus. El virus respiratorio devastador, virus de la gripe A, utiliza sus proteínas (HA) del hemagglutinin para explorar para las células huesped convenientes. Generalmente, la ha tiene dos funciones importantes: selección de célula huesped y de asiento viral. Sobre sujetar a las células huesped, el virus de la gripe A se trae en las células huesped vía endocytosis.

Un cargamento del bilayer del lípido, conocido como endosome, lleva el virus de la gripe A de la membrana celular en el citoplasma de la célula huesped. Aunque el ambiente dentro de endosome sea ácido, el virus de la gripe A sigue siendo activo. Más llamativo, la ha experimenta el cambio estructural para mediar la membrana viral para fundir con la membrana endosomal del ordenador principal para formar un orificio para liberar componentes virales. La generación de esta acción de la fusión se elabora como fusogenic, y por lo tanto los cambios estructurales de la ha necesaria para esta acción se llaman como transición fusogenic. El mecanismo de esta acción se ha mantenido la caja de Pandora por décadas a pesar de estudios extensos se ha hecho para revelar su misterio.

Ahora, Keesiang Lim y Richard Wong de la universidad de Kanazawa y colegas han estudiado el dinámico molecular de la ha usando microscopia atómica de alta velocidad de la fuerza, una técnica habilitando la visualización en tiempo real de moléculas en el nanoscale. Los investigadores podían no sólo registrar la transición fusogenic de la ha, pero también observan su acción recíproca con los exosomes (un cargamento del bilayer del lípido similar a endosome liberada por las células al ambiente exterior).

Los científicos observaron inicialmente la conformación nativa de la ha bajo almacenador intermedio fisiológico neutral, una condición que se asemeja a una condición neutral en la célula huesped (un pH de 7,6). En esta condición, la ha fue aparecida como elipsoide, que está de común acuerdo con las conclusión generadas por otras herramientas tales como cristalografía de la radiografía y microscopia del cryo-electrón. Wong y los colegas han registrado con éxito la transición fusogenic, que suceso cuando la ha fue expuesta a un ambiente ácido. Sus resultados de HS-AFM ilustraron una transición de la ha de un elipsoide a una Y-forma así como la declinación de la altura y de la circularidad/de la redondez de la ha en un cierto plazo. Los investigadores tranquilizan el cambio conformacional suceso porque una subunidad determinada de ha se convirtió fácilmente para ser digerida por la tripsina después de la transición.

Para estudiar cómo la ha puede facilitar la fusión entre la membrana viral y recibir la membrana endosome, Wong y los colegas permiten la ha obraron recíprocamente con los exosomes, un cargamento del bilayer del lípido que imite endosome. Se prevee que la acción recíproca Ha-exosome sea similar a la acción recíproca Ha-endosome durante la fusión de la membrana. Durante la acción recíproca, el cambio conformacional de la ha fue encontrado otra vez antes de su atracado en un exosome. La transición de Fusogenic libera un péptido determinado, conocido como péptido de la fusión, que piezas insertas posteriores en la membrana exosomal, permitiendo a la molécula de la ha embutir en la membrana. Los científicos también encontraron pruebas que la acción recíproca Ha-exosome causó la deformación o la ruptura de exosome, llevando a un “fuga” de materiales exosomal.

Las conclusión de Wong y de compañeros de trabajo ofrecen los discernimientos importantes para el mecanismo de la fusión Ha-mediada de la membrana. Además, su trabajo también demuestra las ventajas de HS-AFM para estudiar procesos biológicos. Lim y Wong exhilaratingly comentaron: “Este estudio sugiere fuertemente que HS-AFM sea una herramienta posible, no sólo para investigar el dinámico molecular de las proteínas virales de la fusión, pero también para visualizar la acción recíproca entre las proteínas virales de la fusión y sus membranas del objetivo.”

Fondo

El hemagglutinin de la gripe A del hemagglutinin de la gripe A (HA) es una proteína que reside en la superficie del virus de la gripe A (el culpable que causa “la gripe” o la gripe), desempeñando un papel dominante en contagiosidad viral. Las funciones de la ha incluyen sujetar el virus de la gripe A a las células de objetivo y al asiento viral. Después de que atrapen en un cargamento del bilayer del lípido conocido como endosome, y entren posteriormente a los attaches del virus a su célula huesped, él en el citoplasma del ordenador principal. Este proceso se llama como endocytosis. Ambiente ácido en cambios endosome de la estructura de los gatillos de la ha para permitir la ha para orquestrar la fusión entre la membrana viral y para recibir la membrana endosomal. Finalmente, los componentes virales se pueden liberar en las células huesped y los nuevos virus serán hechos. Las células de objetivo principales en seres humanos se establecen típicamente en las vías respiratorias superiores. Richard Wong de la universidad de Kanazawa y los colegas ahora han aplicado microscopia atómica de alta velocidad de la fuerza para estudiar la transición fusogenic de la ha, y la acción recíproca de la ha con las membranas del lípido-bilayer.

La microscopia atómica de la fuerza de la microscopia atómica de la fuerza (AFM) es una técnica de proyección de imagen en la cual la imagen es formada explorando una superficie con un extremo muy pequeño y afilado. El movimiento de la exploración horizontal del extremo es controlado vía elementos piezoeléctricos, mientras que el movimiento vertical se convierte en un perfil de la altura, dando por resultado una distribución de la altura de la superficie de la muestra. Pues la técnica no implica las lentes, su resolución no es restringida por el supuesto límite de difracción como en la difracción de radiografía, por ejemplo. En un montaje de alta velocidad (HS-AFM), el método se puede utilizar para producir películas de los cambios estructurales de una muestra en tiempo real, mientras que una biomolécula se puede explorar en el ms 100 o menos. Wong y los colegas aplicaron con éxito la técnica de HS-AFM para estudiar la transición fusogenic de la ha, y cómo funde con las 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.