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Aug 30, 2023

Mistero risolto, il rotavirus VP3 è una tappatrice unica

After eluding researchers for more than 30 years, the VP3 protein of rotavirus

Dopo essere sfuggita ai ricercatori per più di 30 anni, la proteina VP3 del rotavirus ha finalmente rivelato la sua struttura e funzione uniche a un team guidato dai laboratori del Dr. BV Venkataram Prasad e della Dr. Mary K. Estes del Baylor College of Medicine.

I ricercatori sapevano che VP3 era necessario per tappare l'RNA messaggero (mRNA), un processo essenziale per la sintesi delle proteine ​​virali e per eludere la risposta immunitaria dell'ospite, ma mentre la struttura e la funzione delle altre proteine ​​del rotavirus erano state progressivamente svelate, VP3 è rimasto l’ultimo mistero irrisolto del rotavirus.

"I virus non possono replicarsi da soli. Prendono il controllo del meccanismo delle cellule che infettano per produrre particelle virali", ha detto l'autore co-corrispondente Prasad, professore e Alvin Romansky Chair del Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare di Verna e Marrs McLean e professore. di virologia molecolare e microbiologia al Baylor.

Una delle strategie utilizzate dai virus per impossessarsi delle cellule che invadono consiste nel tappare o preparare l’mRNA virale in modo che imiti l’mRNA tappato delle cellule ospiti. La copertura dell'mRNA è un passo essenziale per attivare il macchinario cellulare che sintetizza le proteine. L'imitazione della copertura cellulare consente al virus di impossessarsi del meccanismo dell'ospite per produrre proteine ​​virali.

Diversi virus utilizzano questa strategia, ma in modi diversi. Nel caso del rotavirus, si sapeva che la proteina virale VP3 era coinvolta nel capping, ma per più di tre decenni determinare la struttura della VP3 e capire come effettuava il capping dell’mRNA era stata una sfida.

"Combinando la microscopia crioelettronica, la cristallografia a raggi X e i test biochimici, abbiamo scoperto che VP3 ha tutte le attività enzimatiche necessarie per bloccare efficacemente l'mRNA del rotavirus. Abbiamo anche scoperto che, contrariamente a quanto osservato in molti virus che hanno proteine ​​individuali per ciascuna attività enzimatica, il rotavirus integra tutte le attività enzimatiche come moduli in una proteina, VP3," ha affermato il primo autore, il dottor Dilip Kumar, ricercatore post-dottorato nel laboratorio Prasad.

"Ciò che rende il rotavirus diverso dalla maggior parte degli altri virus è che il capping avviene all'interno degli stretti confini del capside virale, l'involucro proteico del virus, che si trova all'interno della cellula. Una volta completato il capping, l'mRNA virale esce dal capside attraverso i canali ed entra il citoplasma della cellula dove attiva il meccanismo di produzione delle proteine ​​per produrre proteine ​​virali," ha detto Estes, Cullen Foundation Endowed Chair e Distinguished Service Professor di virologia molecolare e microbiologia alla Baylor.

Risolvere questo enigma è stato molto entusiasmante", ha affermato Kumar. "Siamo stati in grado di isolare VP3 e i suoi moduli e dimostrare che si autoassemblano in una molecola stabile in grado di cappare almeno due mRNA contemporaneamente, rendendo il processo efficiente".

Fondamentali per questo lavoro sono state le collaborazioni con il Dr. Zhao Wang, assistente professore presso il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare di Verna e Marrs McLean e co-direttore del CryoEM Core al Baylor, e il suo collega post-dottorato Dr. Xinzhe Yu e il Dr. Sue Crawford, assistente professore di virologia molecolare e microbiologia per i test enzimatici e funzionali, e la dottoressa Liya Hu, assistente professore presso il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare di Verna e Marrs McLean, per la modellazione dei dati crio-EM.

Conoscere la struttura di VP3 e il suo funzionamento offre l'opportunità di progettare farmaci antivirali per prevenire o curare l'infezione da rotavirus. Inoltre, consente di studiare ulteriormente il ruolo svolto da VP3 nella replicazione del rotavirus e il modo in cui interferisce con la risposta immunitaria dell'ospite.

"Per quasi 30 anni, il mio laboratorio e quello del Dr. Estes hanno collaborato per svelare la complessa struttura del rotavirus e capire meglio come funziona", ha detto Prasad. "Determinare la struttura e la funzione di VP3 è una pietra miliare importante che apre nuove porte per continuare la nostra collaborazione."

Altri contributori a questo lavoro includono Ramakrishnan Anish, Soni Kaundal, Rodolfo Moreno e Joanita Jakana, tutti al Baylor, e Banumathi Sankaran al Lawrence Berkeley National Laboratory in California.