Decodificata la struttura molecolare 3D della "macchina copiatrice" virale
Approccio per lo sviluppo di farmaci
I ricercatori del Centro Medico Universitario di Gottinga (UMG) e dell'Istituto Max Planck (MPI) per le Scienze Naturali Multidisciplinari sono riusciti a dimostrare per la prima volta come il materiale genetico del virus Nipah si replica nelle cellule infette. L'agente patogeno può causare un'encefalite mortale nell'uomo. Utilizzando la microscopia crioelettronica, il team guidato dal Prof. Dr. Hauke Hillen è riuscito a visualizzare la struttura tridimensionale della "macchina copiatrice" virale. Questi risultati potrebbero contribuire al futuro sviluppo di farmaci antivirali per il trattamento delle infezioni da virus Nipah. La rivista scientifica "Nature Communications" ha pubblicato i risultati dello studio.
Rappresentazione artistica della struttura 3D della RNA polimerasi del virus Nipah allo stato attivo. La struttura dell'RNA polimerasi del virus Nipah è mostrata come una rappresentazione di superficie trasparente (proteina L in verde, proteina P in arancione). L'RNA virale, che funge da templato per l'RNA polimerasi, è mostrato in blu, l'RNA prodotto di recente in rosso. Il substrato nucleotidico è indicato in giallo.
umg/fernanda sala
Focolai di malattie ed epidemie regionali causate da virus trasmessi dagli animali all'uomo si verificano ripetutamente in tutto il mondo. Anche molte pandemie che si diffondono oltre i confini nazionali hanno origine da questo tipo di trasmissione. La ricerca precoce sugli agenti patogeni è essenziale per garantire la disponibilità di farmaci e vaccini efficaci in caso di epidemia o pandemia.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) classifica il virus Nipah come un virus potenzialmente molto pericoloso per l'uomo. Negli ultimi anni ha ripetutamente causato focolai di malattia in Asia. Il virus può essere trasmesso dai pipistrelli all'uomo e provoca gravi malattie che possono essere fatali fino al 70% dei casi. Può anche essere trasmesso da persona a persona e quindi diffondersi molto rapidamente. Attualmente non sono disponibili farmaci o vaccini mirati per il trattamento delle infezioni da virus Nipah.
Approccio per lo sviluppo di farmaci
I ricercatori guidati dal Prof. Dr. Hauke Hillen, responsabile del gruppo di lavoro "Struttura e funzione delle macchine molecolari" presso l'Istituto di biochimica cellulare dell'University Medical Center di Gottinga (UMG) e leader del gruppo di ricerca presso l'Istituto Max Planck (MPI) per le scienze naturali multidisciplinari, sono riusciti per la prima volta a visualizzare la struttura tridimensionale della macchina copiatrice del virus Nipah, nota anche come RNA polimerasi, a risoluzione molecolare. L'RNA polimerasi è responsabile della replicazione del materiale genetico virale e dell'attivazione dei geni virali ed è quindi essenziale per la replicazione del virus nelle cellule. Rappresenta quindi un promettente punto di partenza per lo sviluppo di farmaci. Gli scienziati hanno utilizzato la microscopia crioelettronica per decodificare la struttura tridimensionale (3D) dell'RNA polimerasi. A questo scopo, l'RNA polimerasi è stata surgelata in due stati diversi, libero o legato all'RNA virale, e poi sono state registrate migliaia di immagini individuali della molecola in un microscopio elettronico all'avanguardia. I computer ad alte prestazioni sono stati utilizzati per calcolare una struttura 3D con una risoluzione quasi atomica.
"Si tratta di una pietra miliare importante, perché finora non si conosceva esattamente l'aspetto della RNA polimerasi del virus Nipah e il modo in cui interagisce con l'RNA virale. I nostri dati dimostrano che è simile alle RNA polimerasi di altri virus a RNA correlati, come l'Ebola, ma presenta comunque alcune caratteristiche particolari", afferma il Prof. Hillen. I dati mostrano inoltre per la prima volta come questa RNA polimerasi virale utilizzi l'RNA genomico virale come modello per il processo di copiatura e come leghi l'RNA prodotto di recente e i blocchi nucleotidici. "Questi risultati sono particolarmente entusiasmanti, in quanto non è mai stato possibile creare un'istantanea molecolare dell'RNA polimerasi nel suo stato attivo, nemmeno per i virus correlati come l'Ebola", afferma la dott.ssa Fernanda Sala, ricercatrice post-dottorato nel gruppo di ricerca "Structure and Function of Molecular Machines" e prima autrice dello studio. "Confrontando le istantanee dell'RNA polimerasi libera e di quella legata all'RNA, siamo riusciti non solo a decifrarne la struttura, ma anche a ottenere nuove informazioni sulla loro dinamica. Questi dati possono essere utili per lo sviluppo mirato di farmaci che potrebbero inibire l'RNA polimerasi", prosegue l'autrice.
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