Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom złożona postać wirusa syncytialnego układu oddechowego stanowi przeszkodę ograniczającą rozwój metod leczenia infekcji prowadzącej do hospitalizacji lub co gorsza dla setek tysięcy ludzi w Stanach Zjednoczonych każdego roku. Nowe zdjęcia wirusa wykonane przez naukowców z Uniwersytetu Wisconsin-Madison mogą okazać się kluczem do zapobiegania lub spowalniania infekcji RSV.
RSV budzi największe obawy u małych dzieci, osób starszych i dorosłych o wysokim ryzyku powikłań ze strony układu oddechowego. Jednak w przeciwieństwie do grypy i innych powszechnych, zakaźnych chorób układu oddechowego, które co roku atakują szkoły, istnieje niewiele możliwości walki z wirusem RSV. W USA dostępne są metody profilaktyczne dla małych dzieci, a istniejące szczepionki są zatwierdzone wyłącznie dla kobiet w ciąży i osób starszych.
Struktura wirusa – składająca się z maleńkich, wygiętych włókien – umyka badaczom. Utrudnia to identyfikację kluczowych celów leków, w tym składników wirusowych, które są konserwowane w pokrewnych wirusach.
„Istnieje wiele wirusów powiązanych z RSV, które są również istotnymi patogenami człowieka, w tym odra” – mówi Elizabeth Wright, profesor biochemii UW-Madison. „To, co wiemy o pokrewnych wirusach, dostarcza nam wskazówek na temat struktur białek RSV, ale aby zidentyfikować cele leków, musimy bliżej przyjrzeć się białkom RSV, które są ściśle związane z błonami komórek gospodarza”.
Korzystając z techniki obrazowania zwanej kriotomografią elektronową, Wright i jej zespół ujawnili teraz szczegóły cząsteczek i struktur niezbędnych dla formy i funkcji wirusa RSV. Niedawno opublikowali swoje odkrycia w Natura.
Cryo-ET zamraża cząstki wirusa lub inne cząsteczki w ultraniskich temperaturach, zatrzymując procesy biologiczne. Pozwala to naukowcom badać struktury organizmów, komórek i organelli oraz wirusów, a także rejestrować obrazy struktur zatrzymanych w czasie w małej skali. Błyskawiczne zamrażanie wielu cząstek RSV, a obrazowanie krio-ET uchwyci (prawie) wszystkie możliwe konfiguracje wirusa pod wieloma różnymi kątami. Te obrazy 2D są łączone w celu uzyskania reprezentacji struktur 3D wirusa w wysokiej rozdzielczości – nawet na poziomie pojedynczych atomów.
W wyniku niedawnych badań Wrighta uzyskano obrazy o wysokiej rozdzielczości szczegółowo przedstawiające strukturę dwóch białek RSV, białka M RSV i białka F RSV, które są kluczowe dla interakcji między wirusem a błoną komórkową gospodarza. Obydwa białka są również obecne w pokrewnych wirusach.
Białko M RSV oddziałuje z błonami komórkowymi gospodarza, utrzymując razem strukturę nitkowatą wirusa i koordynując składniki wirusa i inne białka – w tym białka F RSV. Białka F RSV znajdują się na powierzchni wirusa i są gotowe do współpracy z receptorami komórki gospodarza oraz regulują fuzję wirusa i jego przedostawanie się do komórki gospodarza. Obrazy naukowców pokazują, że w przypadku wirusa RSV dwa białka F łączą się, tworząc bardziej stabilną jednostkę. Wright twierdzi, że to powiązanie może zapobiec przedwczesnemu zakażeniu komórki gospodarza przez białka F.
„Nasze główne odkrycia ujawniają szczegóły strukturalne, które pozwalają nam lepiej zrozumieć nie tylko sposób, w jaki białko reguluje składanie cząstek wirusa, ale także koordynację białek, która umożliwia wirusowi zakaźność” – mówi Wright.
Naukowcy uważają, że pary białek F mogą być kluczem do destabilizacji wirusa, zanim będzie on gotowy do zainfekowania kolejnego żywiciela, co sprawi, że pary białek F będą potencjalnym celem przyszłego rozwoju leków. Będą nadal badać, w jaki sposób białka RSV oddziałują ze sobą, powodując infekcję.
