Los investigadores mapean estructuras atómicas clave en sarampión, paperas, gripe y VSR

Los investigadores de la Universidad Northwestern han determinado, por primera vez, la estructura atómica en 3D de un complejo clave en paramixovirus, una familia de virus que incluye sarampión, paperas, parainfluenza humana y virus sincitial respiratorio (VSR). Esta información podría ayudar a otros a diseñar y desarrollar medicamentos antivirales para estos virus, así como para el coronavirus, que funciona de manera similar a los paramixovirus. "Esto elimina algunas conjeturas del diseño de medicamentos", dijo Robert Lamb, de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Tradicionalmente, hay que desarrollar medicamentos al azar y esperar alcanzar un objetivo, pero no sucede con mucha frecuencia". Para encontrar la estructura única, los investigadores utilizaron microscopía electrónica criogénica (cryo-EM). La técnica relativamente nueva permite a los investigadores mirar dentro de las moléculas para determinar la forma 3D de las proteínas, que a menudo son miles de veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano. Antes de cryo-EM, los investigadores usaban principalmente la cristalografía de rayos X, que es incapaz de capturar imágenes de alta resolución de esta enzima. Llamada polimerasa, la enzima ensambla moléculas de ARN. "La cristalografía solo funciona para proteínas muy ordenadas y organizadas", dijo Yuan He, de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Los complejos de virus polimerasa son demasiado grandes para cristalizar y no tienen uniformidad". El estudio se publicará el 17 de febrero en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Lamb es profesor de Kenneth F. Burgess de Biociencias Moleculares en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg del Noroeste e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Yuan He es profesor asistente de biociencias moleculares en Weinberg. Aunque el primer caso documentado de paperas ocurrió en el siglo V y el sarampión en el siglo IX, los investigadores no tenían el equipo para caracterizar sus estructuras atómicas hasta hace relativamente poco. Un trío de biofísicos recibió el Premio Nobel de Química 2017 por desarrollar cryo-EM, que finalmente abrió la puerta para Lamb y He. Cryo-EM funciona mediante la explosión de una corriente de electrones en una muestra congelada rápidamente para tomar muchas imágenes en 2D. Para este estudio, él y su equipo capturaron cientos de miles de imágenes de una muestra de polimerasa del virus de la parainfluenza humana 5. Luego, el equipo utilizó algoritmos computacionales para reconstruir una imagen 3D. La imagen resultante fue un glóbulo irregular de forma redonda con una larga cola hecha de cuatro fosfoproteínas (o proteínas que contienen fósforo). La estructura contiene más de 2,000 aminoácidos y cinco proteínas. Se esperaba parte de la imagen. Pero parte de eso fue una sorpresa. Dos de las proteínas son completamente nuevas. Nunca se han visto antes ". Robert Lamb, Universidad del Noroeste Otra sorpresa: el equipo descubrió que este virus usa la misma proteína para cambiar entre la replicación y la transcripción del genoma. "Esta maquinaria tiene una doble función", dijo. "Realiza ambos trabajos con una enzima. El genoma del virus es muy pequeño, y esto le da economía de escala". Lamb y Él esperan que este trabajo pueda ayudar a otros a diseñar y desarrollar nuevos medicamentos para enfermedades como el sarampión y las paperas, que han experimentado brotes en los últimos años. "Muchas personas no quieren vacunarse y contraen la enfermedad", dijo Lamb. "Y para las personas que se vacunan, todavía toma de tres a cuatro semanas para que esa vacuna surta efecto. Necesitamos más medicamentos antivirales para que las personas que se infectan puedan ser tratadas de inmediato".