Investigadores de la Universidad de Delaware, trabajando con colegas de la Universidad de Indiana, obtuvieron nuevos conocimientos sobre el virus que causa la hepatitis B, una infección incurable que amenaza la vida y afecta a más de 250 millones de personas en todo el mundo.
Ann Manser, Universidad de Delaware
El descubrimiento, que se publicó el 27 de abril en la revista eLife , revela detalles previamente desconocidos sobre la cápside, o cáscara de la proteína, que encierra el plano genético del virus.
Los científicos creen que la cápside, que impulsa la entrega de ese plan para infectar una célula huésped, es un objetivo clave en el desarrollo de fármacos para tratar la hepatitis B.
«Con la hepatitis B, la estructura de la cápside ha sido conocida durante años, pero queríamos estudiar su movimiento y su influencia en su entorno», dijo Jodi A. Hadden, investigadora postdoctoral independiente del Departamento de Química y Bioquímica de la UD y el Autor principal del nuevo artículo.
Hadden y el equipo de investigación utilizaron recursos de supercomputación para realizar lo que se conoce como simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos .
Las simulaciones de dinámica molecular permiten a los investigadores estudiar la forma en que se mueven las moléculas para aprender cómo desempeñan sus funciones en la naturaleza. Las simulaciones por computadora son el único método que puede revelar el movimiento de los sistemas moleculares hasta el nivel atómico y algunas veces se les conoce como el «microscopio computacional».
En el caso de las simulaciones del virus de la hepatitis B, los investigadores encontraron que la cápside no es rígida como se pensaba anteriormente, pero es muy flexible. También aprendieron que puede distorsionarse en una forma asimétrica, lo que podría permitir que penetre a través de una abertura en el núcleo de una célula que el virus está infectando.
«Creemos que la cápside puede necesitar esa capacidad de distorsión para empaquetar correctamente su proyecto genético y colocarlo en el núcleo para generar nuevas copias del virus durante el proceso de infección», dijo Hadden.
Investigaciones anteriores han utilizado microscopios experimentales para estudiar la cápside, que está formada por 240 proteínas, pero ese trabajo no ha dado imágenes de alta resolución de la estructura compleja, dijo Juan R. Perilla, profesor asistente de química y bioquímica y un compañero de investigación. -Autor del nuevo artículo.
«Parece claro que la flexibilidad de la cápside [de la hepatitis B] es un factor limitante» en la efectividad de la microscopía, dijo.
En contraste, las simulaciones han podido revelar una imagen más completa de la cápside y cómo se mueve, distorsiona e interactúa con su entorno, dijo Hadden. Cada simulación involucra seis millones de átomos.
«Tenemos todos los detalles hasta el nivel atómico «, dijo. «Necesitas eso para desarrollar una comprensión completa de la molécula y para estudiar las interacciones de los medicamentos».
Los investigadores también encontraron que pequeñas aberturas triangulares, o poros, en la superficie de la cápside son probablemente el lugar donde sus proteínas «colas» sobresalen, enviando una señal que es esencial para el proceso de infección.
«Sabemos que las colas de la cápside deben estar expuestas a la superficie en algún momento para que la cápside viaje al núcleo de la célula», dijo Hadden. «Es como parar un taxi».
Todos los hallazgos tienen el potencial de conducir a tratamientos con medicamentos, dijo. Por ejemplo, si la cápside puede hacerse rígida e incapaz de distorsionar o si se puede encontrar una manera de bloquear los poros triangulares en su superficie, el proceso de infección podría detenerse.
Existe una vacuna eficaz para prevenir la hepatitis B, pero no hay cura una vez que la persona está infectada. El virus causa una enfermedad hepática grave, que puede conducir a condiciones potencialmente fatales como la cirrosis y el cáncer de hígado.
Más sobre la investigación.
El documento está disponible en línea en eLife , una revista científica revisada por pares y de acceso abierto para las ciencias biomédicas y de la vida.
Los coautores, con Hadden y Perilla, son Christopher John Schlicksup, Balasubramanian Venkatakrishnan y Adam Zlotnick, todos de la Universidad de Indiana, y el fallecido Klaus Schulten de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC), quien fue pionero en la aplicación de todos Simulaciones dinámicas moleculares deátomos para el estudio de cápsides de virus completos
Más información: Jodi A Hadden et al. La dinámica molecular de todos los átomos de la cápside del VHB revela información sobre la función biológica y los límites de resolución crio-EM, eLife (2018). DOI: 10.7554 / eLife.32478
Referencia del diario: eLife
Proporcionado por: University of Delaware
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