Depois que um vírus da gripe infecta uma célula hospedeira e sequestra seu funcionamento interno para criar cópias de si mesmo, essas cópias se reúnem em botões virais que se libertam da célula hospedeira para infectar novamente. Um novo estudo do MIT agora fornece a imagem mais clara de como os botões são arrancados da membrana da célula hospedeira.

Usando uma técnica chamada espectroscopia de ressonância magnética nuclear de estado sólido (NMR), a equipe do MIT descobriu que duas moléculas de colesterol se ligam a uma proteína da gripe chamada M2 para separar os botões virais de seu hospedeiro. A configuração molecular cria uma forma de cunha exagerada dentro da membrana celular que curva e estreita o pescoço do vírus em formação até que o pescoço se quebre.

Embora pesquisas anteriores tenham demonstrado que a ação de M2 ​​durante o brotamento era dependente das concentrações de colesterol na membrana celular, o novo estudo demonstra o papel exato que o colesterol desempenha na liberação do vírus.

E embora a equipe tenha se concentrado em uma proteína da gripe em seu estudo, "acreditamos que com esta abordagem desenvolvemos, podemos aplicar esta técnica a muitas proteínas de membrana, "diz Mei Hong, professor de química do MIT e autor sênior do artigo, que aparece no Anais da Academia Nacional de Ciências na semana de 20 de novembro.

A proteína precursora de amiloide e alfa-sinucleína, implicado na doença de Alzheimer e na doença de Parkinson, respectivamente, estão entre as proteínas que passam pelo menos algumas de suas vidas dentro das membranas celulares, que contêm colesterol em suas camadas de gordura, Hong diz.

"Cerca de 30 por cento das proteínas codificadas pelo genoma humano estão associadas à membrana celular, então você está falando sobre muitas interações diretas e indiretas com o colesterol, "ela observa." E agora temos uma ferramenta para estudar a estrutura de ligação do colesterol das proteínas. "

Desafios dinâmicos

Imagens anteriores e estudos experimentais mostraram que a proteína M2 da gripe era necessária para o florescimento viral, e que o brotamento funcionou melhor em membranas celulares contendo uma concentração específica de colesterol. "Mas estávamos curiosos, "Hong diz, "sobre se as moléculas de colesterol realmente se ligam ou interagem com M2. É aqui que entra a nossa experiência com NMR de estado sólido."

NMR usa as propriedades magnéticas dos núcleos atômicos para revelar as estruturas das moléculas que contêm esses núcleos. A técnica é especialmente adequada para estudar o colesterol, "que geralmente tem sido difícil de medir em nível molecular porque é muito pequeno e dinâmico, interagindo com muitas proteínas, e a membrana celular onde observamos também é dinâmica e desordenada, "Hong diz.

A técnica de RMN permitiu que Hong e seus colegas detectassem o colesterol "em seu ambiente natural na membrana, onde também temos a proteína M2 em seu ambiente natural, ", diz ela. A equipe foi então capaz de medir a distância entre os átomos de colesterol e os átomos na proteína M2 para determinar como as moléculas de colesterol se ligam ao M2, bem como a orientação do colesterol dentro das camadas da membrana celular.

Colesterol e curvatura da membrana

O colesterol não é distribuído uniformemente pela membrana celular - existem "balsas" enriquecidas com colesterol, juntamente com áreas menos enriquecidas. A proteína M2 tende a se localizar na fronteira entre a jangada e as áreas não-correntes da membrana, onde o vírus emergente pode se enriquecer com colesterol para construir seu envelope viral.

A configuração que Hong e seus colegas observaram no pescoço em formação - duas moléculas de colesterol ligadas a M2 - cria uma forma de cunha significativa dentro da camada interna da membrana celular. A cunha produz uma curvatura em forma de sela no pescoço em botão que é necessária para cortar a membrana e liberar o vírus.

As novas descobertas não têm implicações diretas para a vacinação ou tratamento da gripe, embora possam inspirar novas pesquisas sobre como prevenir o surgimento viral, Hong diz.