A Grippe Virus wirkt wie ein Trojanisches Pferd , wie es angreift und infiziert Wirtszellen. Wissenschaftler an der Rice University und Baylor College of Medicine haben eine bessere Sicht auf den gut versteckten Mechanismus beteiligt erworben.
Ihre Computersimulationen können neue Strategien führen zu stoppen Grippe , Vielleicht sogar ein one-size- fits-all -Impfstoff.
Die Entdeckung in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften detailliert zeigt den Weg von Hämagglutinin genommen , ein Glykoprotein, das die Oberfläche des Influenza-Virus fährt , wie es veröffentlicht Fusionspeptide , eine Wirtszelle einzudringen.
Der Freigabemechanismus war Gegenstand vieler Theorien , aber keine haben experimentellen Beobachtungen sowie die neuen Arbeiten von José Onuchic Biophysiker an der Rice und Biochemiker Qinghua Wang an der Baylor und Jianpeng Ma, die eine gemeinsame Berufung an den beiden Institutionen geführt hat erklärt.
Die Reis - Baylor -Team angewendet durch Onuchic und seine Kollegen entwickelt, um zu analysieren, wie Hämagglutinin konfiguriert sich , wie es eine Zelle infiziert Protein - Faltung Algorithmen.
Hämagglutinin vollständig zu Beginn des Prozesses von Interesse für Forscher, die Virusinfektion zu studieren gefaltet , sagte Ma . "Es ist vielleicht der einzige Fall, auf den Menschen bekannt sein, wenn ein Protein beginnt an einem festen Punkt und buchstäblich völlig faltet ", sagte er .
Proteine sind die molekularen Motoren , dass der Frühling von DNA und Aufgaben wesentlich für das Leben , und sie sind das Hauptaugenmerk der Studie für Onuchic und seine Kollegen an der Rice Center for Theoretical Biologische Physik ( CTBP ) . Die Forscher verwenden ihre Energie Landschaftstheorie , um den Pfad eine entfaltete Strang von Aminosäuren nimmt , wie es in einem letzten , funktionelle Protein kollabiert zu bestimmen. Das beinhaltet die Berechnung der energetischen Präferenzen jedes Säure in der Kette als auch dem Einfluß der Umgebung als Faltung fortschreitet.
Als Ma vor ein paar Jahren traf Onuchic erkannte er eine Chance. " Ich sagte ihm, es ist ein sehr wichtiges Merkmal der Virussystem , das als ideal für seine Energielandschaft Ansatz wäre . " Ma sagte .
Forscher haben lange beobachtet Anfangs- und AbschlussstrukturenHämagglutinin ist durch Röntgenstrukturanalyse . Aber weil die Veränderung geschieht so schnell , es war unmöglich, ein Bild des Glykoproteins im Transit zu erfassen. Ma sagte, der Schlüssel zum Stoppen der Grippe könnte sein, diese Zwischenstrukturen angreifen.
Energielandschaft Theorie sagt voraus , wie ein Protein , egal wie schnell es passiert zu falten. Im Fall von Hämagglutinin , passiert die Entfaltung und Rückfaltung in Sekunden. Während des Prozesses , Teil der Protein " Risse " und gibt Fusionspeptide .
" Die Fusionspeptide sind der wichtigste Teil des Moleküls ", sagte Reis Postdoc-Forscher und Co-Autor Jeffrey Noel . " Das Hämagglutinin an die virale Membran angebracht ist, und wenn diese Peptide freigesetzt werden , können sich in der Membran der Zielzelle einbetten , wodurch eine Verbindung zwischen den beiden. "
"Der Zweck des Hämagglutinin ist , um ein Loch zwischen den beiden Membranen stoßen ", sagte Ma. "Sie haben zu verschmelzen , so das genetische Material in die menschliche Zelle injiziert werden. "
Hämagglutinin von Polysaccharid -Rezeptoren auf Wirtszellen erkannt und aufgenommen wird , wenn die Zellen verschlingen sie . Zunächst wird ein Teil des Proteins eine Kappe bildet , die die Segmente nach innen schützt .
Sauren Bedingungen verursachen die Kappe zu fallen , und das Protein beginnt, sich selbst neu zu konfigurieren. " Die Veröffentlichung des Fusionspeptid , das zunächst innerhalb Hämagglutinin verborgen ist , wird von diesem riesigen Konformationsänderung ausgelöst ", sagte Ma.
" Wenn die Kappe auf , stabil ist das ganze Protein ", sagte Noel . "Was wir in der Simulation zu sehen ist, dass die hydrophobe Tasche , wo die Fusionspeptide begraben sind sehr instabil ist und will so schnell zu knacken , wenn der Deckel löst. "
Durch die Verwendung der experimentellen Strukturinformationen von Röntgenkristallographie , um die volle Energielandschaft Hämagglutinin nähern , können die Forscher nun erfassen ein grobes Bild der Schritte in seiner Umgestaltung beteiligt, darunter der Punkt, an dem die Peptide freigesetzt werden. " Wir haben jetzt , zum ersten Mal , haben den gesamten Prozess die Energetik auf dem Weg abgebildet , geht von dem Zustand A in den Zustand B , und ", sagte Ma .
Ma sagte, häufige Mutationen an der Kappe hilft das Virus zu vermeiden Antikörper ; das ist der Grund, warum Menschen brauchen Grippeschutzimpfung jedes Jahr. Aber er vermutet, der innere Teil des Proteins stärker konservierten . " Wir zielen auf die Rolle , die das Virus nicht leisten können, zu ändern. Sie liefert daher mehr Hoffnung für die Entwicklung von Therapeutika ", sagte er . Solche Mittel können zu einer universellen Grippeimpfstoff , der ein Leben lang halten würde.
Er sagte, die Membranfusion Mechanismus ist weit verbreitet unter vielen biologischen Systemen gemeinsam genutzt , die Grippe ein gutes Modell für die Untersuchung anderer Krankheiten macht . " HIV hat einen. Ebola hat einen. Und es ist auch von intercell Transport im Nervensystem geteilt ", sagte Ma .
Er stellte fest, die Arbeit nicht ohne CTBP , der Reis von der Universität von Kalifornien, San Diego , vor drei Jahren zog die Vorteile der Zusammenarbeit mit Texas Medical Center Forscher nehmen getan worden - eine der Rice Prioritäten für das neue Jahrhundert. "Dies zeigt eine sehr interessante Zusammenarbeit zwischen TMC und Reis ", sagte Ma . " Wir sind sehr zufrieden damit. "