Visto con un microscopio, el virus se parece levemente a una piña, el símbolo universal de bienvenida. Pero el VIH, el virus que causa el SIDA, es todo menos eso. Hasta ahora se ha cobrado la vida de más de 35 millones de personas.
En un estudio dirigido por la Universidad de Delaware y la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, los investigadores descubrieron un "freno" que interfiere con el desarrollo del VIH en un agente infeccioso. Este mecanismo impide que la cápside, la capa de proteína que cubre el virus,- de formarse.
El hallazgo, que fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza , fue realizado por un equipo de investigación interdisciplinario de la UD, la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, la Universidad de Illinois, el Instituto Nacional del Cáncer, DFH Pharma y el Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt. Los resultados se basan en siete años de estudios insoportablemente detallados de laestructura y dinámica del VIH al principio y al final de su ciclo de vida. Los movimientos de las moléculas del virus se midieron experimentalmente y se simularon en cuadrillonésimas de segundo; eso es mucho más rápido que el parpadeo de un ojo o el aleteo de las alas de un colibrí.
"La gente solía estar obsesionada con las estructuras estáticas de los virus, pero no son sólidas como una roca", dijo Tatyana Polenova, profesora del Departamento de Química y Bioquímica de la UD, experta en espectroscopia de resonancia magnética nuclear RMN, queayuda a los científicos a identificar y señalar la ubicación de cada átomo en una estructura y cómo se mueve cada átomo.
"Los virus como el VIH y sus proteínas constituyentes y las moléculas de ácido nucleico son entidades dinámicas que se expanden y encogen constantemente", agregó. "Sus movimientos son como respirar".
Polenova dijo que las moléculas en el virus del VIH operan en concierto, sin embargo, dentro de cada molécula los movimientos ocurren en muchas escalas de tiempo diferentes, un escenario difícil de simular, sin duda. Pero no demasiado complejo para Juan Perilla, quien se unió a la facultad de la UD comoprofesor asistente en junio pasado. Un biofísico cuantitativo, Perilla creó los primeros modelos estructurales del VIH como científico postdoctoral en la Universidad de Illinois. Hoy, en la UD, usa rutinariamente algunas de las supercomputadoras más grandes del mundo para generar simulaciones del virus del VIH ysus muchas partes móviles.
Detener la madurez de un virus
A medida que se desarrolla el virus del VIH, ocurre una cascada de eventos que afectan su estructura y capacidad de infectar. Piense en el programa de cocina de televisión "Chopped". Pero en este caso, los componentes básicos de las proteínas se "escinden" metódicamente o se cortan de un, proteína maestra llamada Gag.
Al integrar técnicas de vanguardia, que incluyen RMN de estado sólido y en solución, simulaciones por computadora de alta gama y microscopía crioelectrónica por la que se otorgó el Premio Nobel a principios de este otoño, los investigadores respondieron una pregunta de larga datasobre cómo se produce el paso final en la maduración del virus, un proceso en el que un virión inmaduro no infeccioso se convierte en una partícula de virus infeccioso.
El equipo descubrió que un péptido clave, el péptido espaciador 1 SP1, tiene que estar en una estructura muy móvil para ser cortado por la proteasa del virus, la enzima que actúa como un cortador. En las simulaciones, el péptido se asemeja a unhilo delgado, parecido a un hilo, unido a sacacorchos de cintas rizadas en constante movimiento.
"Este péptido siempre está allí en el paso de maduración final, pero nos sorprendió que sea tan desordenado y dinámico", dijo Polenova.
Una vez que se corta el péptido SP1, el virus del VIH forma su cápside protectora y se vuelve infeccioso. Pero, ¿cómo se detiene ese proceso? En experimentos en equipo en la Universidad de Pittsburgh dirigidos por Angela Gronenborn, se demostró que el inhibidor anti-VIH Bevirimatinteractúan con el péptido SPI, previniendo así el desarrollo de la "capa" de la cápside del virus.
Concentrarse en posibles objetivos farmacológicos para evitar que el VIH se vuelva infeccioso al interrumpir la maduración del virus es un objetivo continuo para el equipo.
"Tenemos que tener una idea de estas fluctuaciones y procesos moleculares de corta duración, de escisión de proteínas y generación de cápside", dijo Perilla. "Para agregar una nueva generación de inhibidores de cápside para prevenir el VIH, es necesario tenertiempos y velocidades a las que funcionarán estos medicamentos ".
Perilla y Polenova también dijeron que un equipo extenso de personas es fundamental, incluidos experimentales y científicos computacionales, que tienen experiencia en múltiples técnicas biofísicas, como RMN y crio-EM, y en las disciplinas de biología estructural, biofísica, bioquímica y virología..
"Este trabajo sería imposible sin nuestra fuerza combinada; les digo a mis estudiantes que necesitan aprender a colaborar con personas en otros campos", dijo Polenova. También es fundamental, dijo, la disponibilidad de infraestructura de vanguardia en altaRMN de campo en la Universidad de Delaware y en centros de RMN de campo ultra alto en los EE. UU., incluido el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético, e internacionalmente, como el Centro Nacional de Investigación Científica en Lyon, Francia, donde Polenova y sus estudiantes viajan arealizar experimentos de RMN.
Tanto ella como Perilla le dan crédito a Angela Gronenborn, su colaboradora en la Universidad de Pittsburgh, por transformar su trabajo a través del Centro de Pittsburgh para las Interacciones con las Proteínas del VIH, un centro de investigación nacional que Gronenborn estableció hace aproximadamente una década con fondos de los Institutos Nacionales de Salud..
"La ciencia se está alejando del hecho de que un solo científico sea capaz de observar las cosas con resolución atómica", dijo Polenova. "Ya no es la situación de hacer una sola cosa como un solo investigador. Ahora, todos nos unimos".
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud.
Además de Polenova y Perilla, otros autores del artículo de la UD incluyeron al estudiante de doctorado Mingzhang "Maple" Wang, los científicos del personal Caitlin Quinn y Guangjin Hou, y los investigadores postdoctorales Huilan Zhang y Christopher Suiter, todos del Departamento de Química de la UD yBioquímica. Los autores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh incluyeron a Angela Gronenborn, Randall Shirra, Jr., In-Ja Byeon y Peijun Zhang. Eric O. Freed del Instituto Nacional del Cáncer, Theodore J. Nitz de DFH Pharma y Klaus Schultende la Universidad de Illinois también fueron coautores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Tracey Bryant. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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