Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Purdue es el primero en determinar la estructura del virus del Zika, que revela conocimientos críticos para el desarrollo de tratamientos antivirales y vacunas eficaces.
El equipo también identificó regiones dentro de la estructura del virus del Zika donde difiere de otros flavivirus, la familia de virus a la que pertenece el Zika que incluye el dengue, el Nilo Occidental, la fiebre amarilla, la encefalitis japonesa y los virus encefalíticos transmitidos por garrapatas.
Un artículo que detalla los hallazgos se publicó el jueves 31 de marzo en la revista ciencia y está disponible en línea.
Cualquier región dentro de la estructura del virus exclusiva del Zika tiene el potencial de explicar las diferencias en cómo se transmite un virus y cómo se manifiesta como una enfermedad, dijo Richard Kuhn, director del Instituto Purdue de Inflamación, Inmunología y Enfermedades Infecciosas PI4Dquien dirigió el equipo de investigación con Michael Rossmann, profesor distinguido de ciencias biológicas Hanley de Purdue.
"La estructura del virus proporciona un mapa que muestra las regiones potenciales del virus que podrían ser objeto de un tratamiento terapéutico, que se utilizan para crear una vacuna eficaz o para mejorar nuestra capacidad de diagnosticar y distinguir la infección por Zika de la de otros virus relacionados", dijo Kuhn, quien también es jefe del Departamento de Ciencias Biológicas de Purdue." La determinación de la estructura avanza en gran medida nuestra comprensión del Zika, un virus del que se sabe poco. Ilumina las áreas más prometedoras para futuras pruebas e investigaciones para combatir infecciones"
El virus Zika, una enfermedad transmitida por mosquitos, se ha asociado recientemente con un defecto congénito llamado microcefalia que causa daño cerebral y una cabeza anormalmente pequeña en bebés nacidos de madres infectadas durante el embarazo. También se ha asociado con la enfermedad autoinmune Guillain- Síndrome de Barré, que puede conducir a una parálisis temporal. En la mayoría de las personas infectadas, los síntomas son leves e incluyen fiebre, erupciones cutáneas y enfermedades similares a los grumos, según la Organización Mundial de la Salud.
La transmisión del virus del Zika se ha informado en 33 países. De los países donde circula el virus del Zika, 12 informaron una mayor incidencia del síndrome de Guillain-Barré, y Brasil y la Polinesia Francesa informaron un aumento de la microcefalia, según la OMS. En febreroLa OMS declaró que el virus del Zika es "una emergencia de salud pública de interés internacional"
"Este avance ilustra no solo la importancia de la investigación básica para el mejoramiento de la salud humana, sino también su agilidad para abordar rápidamente una preocupación mundial apremiante", dijo el presidente de Purdue, Mitch Daniels. "Este talentoso equipo de investigadores resolvió un rompecabezas muy difícil".en un período de tiempo notablemente corto, y he proporcionado a quienes trabajan en el desarrollo de vacunas y tratamientos para detener este virus un mapa para guiarlos ".
Rossmann y Kuhn colaboraron con Theodore Pierson, jefe de la sección de patogénesis viral del Laboratorio de Enfermedades Virales del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas del Instituto Nacional de Salud. Entre los miembros adicionales del equipo de investigación se encuentran Devika Sirohi, estudiante graduada de Purdue y asociados de investigación postdoctoral.Zhenguo Chen, Lei Sun y Thomas Klose.
El documento del equipo marca el primer éxito publicado del nuevo Instituto Purdue para Inflamación, Inmunología y Enfermedades Infecciosas en el Discovery Park de Purdue.
La universidad anunció recientemente una inversión de $ 250 millones en ciencias de la vida financió la compra de equipos avanzados que permitieron al equipo hacer en un par de meses lo que de otro modo habría llevado años, dijo Rossmann.
"Pudimos determinar mediante microscopía crioelectrónica la estructura del virus a una resolución que anteriormente solo hubiera sido posible a través de la cristalografía de rayos X", dijo. "Desde la década de 1950 la cristalografía de rayos X ha sido el método estándar paradeterminar la estructura de los virus, pero requiere una cantidad relativamente grande de virus, que no siempre está disponible; puede ser muy difícil de hacer, especialmente para virus como el Zika que tienen una membrana lipídica y no se organizan con precisión en un cristal; y lleva mucho tiempo. Ahora podemos hacerlo mediante microscopía electrónica y ver el virus en un estado más nativo. Esto era impensable hace solo unos años ".
El equipo estudió una cepa del virus del Zika aislada de un paciente infectado durante la epidemia de la Polinesia Francesa y determinó la estructura a 3,8 Å. A esta resolución casi atómica se pueden ver las características clave de la estructura del virus y grupos de átomos que se forman específicamenteRossmann dijo que se pueden reconocer entidades químicas, como las que representan uno de los 20 aminoácidos naturales, dijo Rossmann.
El equipo encontró que la estructura es muy similar a la de otros flavivirus con un genoma de ARN rodeado por una membrana lipídica o grasa dentro de una cubierta de proteína icosaédrica.
La fuerte similitud con otros flavivirus no fue sorprendente y tal vez es tranquilizadora en términos de desarrollo de vacunas ya en curso, pero las sutiles diferencias estructurales son posiblemente clave, dijo Sirohi.
"La mayoría de los virus no invaden el sistema nervioso o el feto en desarrollo debido a las barreras hematoencefálicas y placentarias, pero la asociación con un desarrollo cerebral inadecuado en los fetos sugiere que el Zika sí", dijo Sirohi. "No está claro cómo gana Zika".accede a estas células y las infecta, pero estas áreas de diferencia estructural pueden estar involucradas. Estas áreas únicas pueden ser cruciales y merecen una mayor investigación ".
El equipo descubrió que todas las estructuras conocidas de flavivirus difieren en los aminoácidos que rodean un sitio de glucosilación en la cubierta del virus. La cubierta está compuesta por 180 copias de dos proteínas diferentes. Estas, como todas las proteínas, son cadenas largas delos aminoácidos se doblaron en estructuras particulares para crear una molécula de proteína, dijo Rossmann.
El sitio de glicosilación donde el virus Zika difiere de otros flavivirus sobresale de la superficie del virus. Una molécula de carbohidrato que consta de varios azúcares está unida a la superficie de la proteína viral en este sitio.
En muchos otros virus se ha demostrado que a medida que el virus proyecta un sitio de glicosilación hacia afuera, una molécula receptora de unión en la superficie de una célula humana reconoce los azúcares y se une a ellos, dijo Kuhn.
El virus es como un extraño amenazante que atrae a una víctima desprevenida con la oferta de dulces dulces. La célula humana con gusto se acerca al tratamiento y luego es atrapada por el virus, que, una vez unido, puede iniciar la infección de esa célula.
El sitio de glicosilación y los residuos circundantes en el virus del Zika también pueden estar involucrados en la unión a las células humanas, y las diferencias en los aminoácidos entre los diferentes flavivirus pueden significar diferencias en los tipos de moléculas a las que el virus puede unirse y las diferentes células humanaspuede infectar, dijo Rossmann.
"Si este sitio funciona como lo hace en el dengue y está involucrado en la unión a las células humanas, podría ser un buen lugar para apuntar a un compuesto antiviral", dijo Rossmann. "Si este es el caso, quizás podría diseñarse un inhibidorpara bloquear esta función y evitar que el virus se adhiera e infecte las células humanas "
El equipo planea realizar más pruebas para evaluar las diferentes regiones como objetivos para el tratamiento y desarrollar posibles moléculas terapéuticas, dijo Kuhn.
Kuhn y Rossmann han estudiado los flavivirus, la familia de virus a la que pertenece el Zika, durante más de 14 años. Fueron los primeros en mapear la estructura de cualquier flavivirus cuando determinaron la estructura del virus del dengue en 2002. En 2003 fueron los primerospara determinar la estructura del virus del Nilo Occidental y ahora son los primeros en hacerlo con el virus Zika.
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Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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