Uma equipe da Universidade do Alabama em Birmingham liderada por Jamil Saad, Ph.D., resolveu a última estrutura de proteína desconhecida do HIV-1, o retrovírus que pode causar AIDS.

Conhecimento desta estrutura, chamada de cauda citoplasmática da proteína gp41, ajudará os pesquisadores a entender melhor como o vírus infecta as células humanas e como os vírus descendentes são montados e liberados das células infectadas. A cauda citoplasmática parece desempenhar um papel fundamental na montagem do vírus para ajudar a incorporar as estruturas do pico do envelope na superfície das partículas virais.

"Se formos capazes de inibir a incorporação da proteína do envelope, nós inibimos a replicação viral, "Saad disse." Isso iria desarmar o vírus e prevenir doenças. A cauda citoplasmática é um componente crítico da infecciosidade. "

A estrutura da cauda citoplasmática da gp41 foi uma tarefa extremamente difícil de resolver, disse Saad, professor associado de microbiologia da UAB.

"Foi o projeto mais desafiador que encontrei nos últimos 20 anos. Muitas vezes eu estava prestes a desistir, mas tenho um grupo de laboratório muito persistente. "

Saad conhece muitos outros grupos de pesquisa que não foram capazes de determinar a estrutura molecular.

Um problema para Saad e seus colegas da UAB surgiu quando eles tentaram expressar a cauda citoplasmática da gp41 em células de E. coli em crescimento. Em vez de produto intacto, uma enzima bacteriana estava cortando a proteína durante a expressão da proteína. "Nunca vimos isso para nenhuma outra proteína, "Disse Saad. Os pesquisadores descobriram que tinham que limitar a expressão da proteína a apenas duas horas. Mesmo assim, 70 por cento da cauda citoplasmática foi cortada e apenas 30 por cento foi deixada intacta.

Demorou mais de dois anos e esforços com 100 condições diferentes para obter um bom produto, Saad diz. "Agora podemos fazer isso em dois dias."

O corte acabou sendo útil. Uma peça era solúvel, e o grupo Saad foi capaz de examinar sua estrutura usando ressonância magnética nuclear, ou NMR. A outra peça era insolúvel, então os pesquisadores tiveram que usar uma solução de micelas - lipídios dispersos ou agregados semelhantes a detergentes em uma solução - para permitir que a peça insolúvel formasse sua estrutura em um ambiente semelhante a uma membrana. Como as condições de crescimento, os pesquisadores precisaram de muitos testes para encontrar as condições de membrana adequadas. Uma solução de micela é um tanto semelhante ao vinagre e ao óleo, após ser agitada com força para dispersar minúsculas gotículas de óleo por todo o molho.

Novamente, NMR foi usado para resolver a estrutura insolúvel enquanto incorporada em micelas.

Quando o grupo Saad colocou moléculas do intacto, cauda citoplasmática de comprimento total de gp41 na solução de micela, eles descobriram que as estruturas de cada uma das peças foram mantidas na estrutura intacta.

Eles descobriram que a extremidade N-terminal da cauda citoplasmática da gp41, medir 45 resíduos de aminoácidos, não tinha uma estrutura secundária regular e não estava associada à membrana, que envolve uma partícula viral do HIV-1 como a capa de couro de uma bola de beisebol. A extremidade C-terminal da cauda citoplasmática de gp41, medir 105 resíduos de aminoácidos, estava fortemente associado à membrana e tinha três alfa-hélices com porções que eram hidrofóbicas e porções que eram hidrofílicas. O grupo UAB também apresentou a topologia preferencial da cauda citoplasmática quando ligada à membrana.

Saad diz que a estrutura abre novas áreas de pesquisa:como a cauda citoplasmática estabiliza a estrutura da proteína do envelope, como isso afeta a mobilidade da membrana da estrutura da proteína do envelope, e como ajuda a coordenar a ligação à membrana e a associação de 2, 000 poliproteínas Gag do HIV-1 sob a superfície da membrana. As poliproteínas Gag são posteriormente cortadas dentro do vírus em maturação para formar múltiplas matrizes menores, proteínas do capsídeo e do nucleocapsídeo que produzem o núcleo viral condensado.

Saad diz que o conhecimento da estrutura da cauda citoplasmática da gp41 também abrirá estudos comparativos de 10 retrovírus diferentes que têm caudas semelhantes para saber por que algumas caudas são mais curtas e outras mais longas.

"A cauda citoplasmática da gp41 tem sido de interesse por muito tempo, e ninguém entende como funciona na infecção ou como ajuda a incorporar a proteína do envelope na membrana, "Saad disse.