Os investigadores sugerem que a pressão mecânica desencadeia um evento chave na infecção pelo VIH
Mark Williams, professor e catedrático de física do Nordeste, usa a física para entender os processos biológicos e a replicação de vírus. Crédito:Alyssa Stone/Northeastern University Já passaram mais de 40 anos desde o início da epidemia do VIH/SIDA e os cientistas ainda não compreendem completamente como o VIH entra e se replica nas células humanas, o que tem dificultado o desenvolvimento de tratamentos.
Uma nova pesquisa realizada por uma equipe de físicos liderada pelo professor da Northeastern University, Mark Williams, está trabalhando em uma solução.
Não existe cura para o VIH, o vírus que causa a SIDA, mas existem tratamentos que podem reduzir a quantidade de VIH no corpo de um paciente e controlar o vírus.
A equipe de Williams confirmou recentemente um mecanismo chave na infecção de células que poderia levar a medicamentos melhores.
“O objectivo desta investigação é compreender muito melhor o ciclo de vida [retroviral] para que possam ser desenvolvidos medicamentos melhores para o VIH”, diz Williams. “E esta é uma grande parte do ciclo de vida para atacar com drogas”.
O estudo, conduzido pela equipe de Williams em colaboração com Vinay Pathak e o biólogo pesquisador Ryan Burdick em seu laboratório no Instituto Nacional do Câncer, analisou o processo de "desrevestimento" - quando o DNA viral se rompe da cápsula original do capsídeo do HIV que foi entrou em uma célula.
O que desencadeou o processo de remoção do revestimento era anteriormente desconhecido. Acreditava-se, diz Williams, que alguns fatores virais ou hospedeiros desencadearam esse processo.
A nova pesquisa, publicada em Science Advances , mostra que a remoção do revestimento pode ser um processo natural de formação de pressão mecânica e que faz com que a camada proteica que envolve o genoma do VIH se rompa, uma teoria proposta pela primeira vez pela colaboradora Ioulia Rouzina, da Universidade Estatal de Ohio.
Uma das principais conclusões do estudo é que o DNA viral deve ser maior do que um tamanho mínimo específico para criar pressão suficiente na casca. Ryan Burdick observou que os vírus com muito pouco DNA não conseguem revelar e infectar as células hospedeiras, enquanto o pesquisador associado do Nordeste, Michael Morse, mostrou que a proteína do nucleocapsídeo viral condensa o DNA para evitar a remoção prematura do revestimento.
Entender onde e como ocorre a remoção do revestimento, diz Williams, cria a possibilidade de tentar usar drogas e afetar a estabilidade do invólucro da proteína ou o próprio processo de remoção do revestimento.
“Porque a remoção do revestimento é essencial para a infectividade”, afirma.
O HIV, ou vírus da imunodeficiência humana, é um retrovírus que causa a AIDS.
Como retrovírus, o HIV utiliza moléculas de ácido ribonucleico, ou RNA, como transportador de informação genômica. Este RNA se converte em DNA viral que posteriormente se integra ao DNA de uma célula hospedeira. A célula infectada produz então mais retrovírus HIV que infectam outras células.
O VIH é transmitido através do contacto direto com fluidos corporais infectados pelo VIH, tais como sangue, sémen e fluidos vaginais, ou de uma mãe que tem VIH para o seu filho durante a gravidez, trabalho de parto e parto ou amamentação.
O vírus entra na célula humana como um núcleo viral em forma de cone, livre de células, composto por um invólucro protéico, chamado capsídeo.
O núcleo do HIV contém o genoma viral – duas cópias de RNA; proteína do nucleocapsídeo, uma proteína viral que ajuda a empacotar o genoma dentro de uma cavidade fechada; e algumas outras proteínas.
Um DNA viral é gerado por uma transcrição reversa do RNA viral. Em seguida, o DNA viral recém-sintetizado precisa romper a casca da proteína.
Williams compara o RNA viral a um fio flexível, enquanto o DNA viral é como um fio rígido que exerce pressão sobre a casca da proteína. Se a pressão criada pelo DNA quebrar a casca muito cedo, o genoma do HIV será liberado no citoplasma, o líquido gelatinoso que preenche o interior da célula hospedeira, e destruído pelo sistema imunológico da célula antes de chegar ao núcleo da célula. que contém seu DNA.
Os cientistas tiveram que fazer muitos experimentos para o estudo atual, diz ele, para descobrir que as proteínas do nucleocapsídeo se ligam não apenas ao DNA viral, mas também ao RNA assim que o processo de conversão é iniciado.
“O genoma do RNA ainda está lá quando você cria o DNA a partir desse genoma”, diz Williams. “Então você aumentou a quantidade de DNA e RNA no vírus, e o fato de não haver proteína do nucleocapsídeo suficiente no capsídeo para condensar todo o DNA e RNA viral é o que parece desencadear a remoção do revestimento”.
Este mecanismo foi bastante surpreendente, diz Williams, mas faz sentido fisicamente.
