Utilizando tecnología de imagen de vanguardia, los investigadores del Instituto Salk y de la Facultad de Medicina de Harvard han determinado la estructura de un complejo de proteínas que permite que virus similares al virus de la inmunodeficiencia humana VIH establezcan infecciones permanentes dentro de sus anfitriones.
Contrariamente a las suposiciones anteriores, la estructura compleja de proteínas virales recientemente detallada indica que este tipo de arquitectura molecular difiere entre los retrovirus. Esta información ayuda a revelar cómo los retrovirus insertan su información genómica en las células humanas y pueden tener implicaciones no solo para tratar enfermedades como el VIHpero también para mejorar los métodos de terapia génica para administrar ADN nuevo a pacientes con mutaciones genéticas.
"Los detalles de cómo se integran los retrovirus difieren mucho más de lo que se pensaba anteriormente y conducen a patrones de infección completamente distintos", dice Dmitry Lyumkis, miembro de Salk Fellow y coautor del nuevo artículo, publicado en Naturaleza el 18 de febrero de 2016.
Un retrovirus inserta su información genética en el propio genoma del huésped, convirtiendo esencialmente las células del huésped en fábricas de producción de virus. En el caso del conocido retrovirus VIH, esos genes virales se integran en las células inmunes humanas, y finalmente los matan. AEl misterio de larga data, causado en parte por la falta de conocimiento sobre la estructura del complejo proteico, ha sido lo que dicta dónde se inserta el ADN viral en el genoma humano.
Un complejo de proteínas llamado intasoma es responsable de insertar irreversiblemente el ADN viral en el ADN humano, un paso vital para permitir que los retrovirus causen enfermedades. Dado que el intasoma del VIH en sí es difícil de estudiar, la mayor parte de lo que se sabe sobre los intasomas se basa entrabajo de otro retrovirus llamado prototipo de virus espumoso, o PFV. A la luz de los desafíos relacionados con las muestras relacionadas con los intasomas del VIH, Lyumkis y Engelman, junto con su colega Peter Cherepanov en el Instituto Francis Crick, se propusieron determinar la estructura del intasoma a partir devirus de tumor mamario de ratón MMTV, que de alguna manera está más relacionado con el VIH que con el PFV.
"La estructura de intasoma de MMTV define un paradigma novedoso inesperado para la base estructural de la integración retroviral del ADN", dice el coautor principal Alan Engelman, profesor de medicina en el Instituto del Cáncer Dana-Farber y la Facultad de Medicina de Harvard.
Para determinar la estructura molecular de MMTV, el equipo utilizó una técnica emergente llamada microscopía crioelectrónica cryoEM, un enfoque que tiene varias ventajas sobre las técnicas de imagen tradicionales. Por ejemplo, los investigadores no necesitan introducir proteínas enformas cristalinas para obtener imágenes, un proceso impredecible que se requiere para la técnica más común de cristalografía de rayos X. En cryoEM, las proteínas se congelan directamente en una solución líquida. Luego, midiendo cómo se desvían los haces de electronesfuera de las muestras congeladas, los científicos pueden determinar la estructura de las proteínas.
Lyumkis utilizó esta tecnología de vanguardia para detallar la estructura de los intasomas de MMTV unidos a hebras de ADN viral la forma en que se vería la estructura al invadir una célula huésped. El equipo descubrió que si bien el complejo PFV está compuesto por cuatro proteínascomponentes, llamados integrasas, unidos a dos cadenas de ADN viral, el ensamblaje de MMTV tiene ocho moléculas de integrasa por dos piezas de ADN viral.
Esta diferencia estructural clave, dice Lyumkis, significa que los complejos interactúan de manera diferente con el ADN del huésped cuando están listos para insertar ADN viral en el genoma. PFV prefiere manchas en el genoma del huésped que están muy dobladas, mientras que MMTV elige tramos rectos deADN. La preferencia por el VIH sigue siendo un misterio, pero las nuevas observaciones proporcionan un marco molecular inesperado dentro del cual interpretar datos pasados y futuros sobre el VIH y otros retrovirus.
Los equipos de Lyumkis y Engelman ahora están trabajando para comprender la serie de eventos que atraviesa el complejo de intasoma MMTV durante los pasos de la integración viral, desde la unión del ADN viral hasta la captura del ADN del huésped y catalizando la inserción del ADN viral en el genoma del huéspedLyumkis también planea aplicar técnicas de cryoEM para estudiar el complejo molecular intasómico del VIH en sí mismo. "La infraestructura tecnológica está en su lugar, así que ahora creo que podemos hacer frente a estos especímenes difíciles y de mal comportamiento utilizando cryoEM", agrega Lyumkis.
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Materiales proporcionados por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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