Hochauflösende Bilder von RSV können die Schwachstellen hartnäckiger Viren aufdecken

Die komplexe Form des Respiratory Syncytial Virus (RSV) ist eine Hürde, die die Entwicklung von Behandlungen für eine Infektion einschränkt, die nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention jedes Jahr für Hunderttausende Menschen in den Vereinigten Staaten zu Krankenhausaufenthalten oder Schlimmerem führt. Neue Bilder des Virus von Forschern der University of Wisconsin-Madison könnten der Schlüssel zur Verhinderung oder Verlangsamung von RSV-Infektionen sein.

RSV ist für kleine Kinder, ältere Menschen und Erwachsene mit einem hohen Risiko für Atemwegskomplikationen von größter Bedeutung. Doch im Gegensatz zur Grippe und anderen häufigen übertragbaren Atemwegserkrankungen, die jedes Jahr Schulen heimsuchen, gibt es nur wenige Möglichkeiten, RSV zu bekämpfen. In den USA stehen prophylaktische Behandlungen für Kleinkinder zur Verfügung und bestehende Impfstoffe sind nur für schwangere Frauen und ältere Menschen zugelassen.

Die Struktur des Virus – die aus winzigen, gebogenen Filamenten besteht – ist den Forschern entgangen. Dies hat es schwierig gemacht, wichtige Angriffspunkte für Medikamente zu identifizieren, einschließlich viraler Komponenten, die bei verwandten Viren konserviert sind.

„Es gibt eine Reihe von mit RSV verwandten Viren, die auch bedeutende menschliche Krankheitserreger sind, darunter Masern“, sagt Elizabeth Wright, Professorin für Biochemie an der UW-Madison. „Was wir über verwandte Viren wissen, gibt uns Hinweise auf RSV-Proteinstrukturen, aber um Angriffspunkte für Medikamente zu identifizieren, müssen wir RSV-Proteine ​​genauer betrachten, die eng mit den Membranen von Wirtszellen verbunden sind.“

Mithilfe einer bildgebenden Technik namens Kryo-Elektronentomographie haben Wright und ihr Team nun Details von Molekülen und Strukturen enthüllt, die für die Form und Funktion von RSV wesentlich sind. Sie haben ihre Ergebnisse veröffentlicht In Naturkommunikation.

Cryo-ET friert Viruspartikel oder andere Moleküle bei ultrakalten Temperaturen ein und stoppt so biologische Prozesse. Dies ermöglicht es Forschern, die Strukturen von Organismen, Zellen und Organellen sowie Viren zu untersuchen und kleinformatige Bilder von in der Zeit eingefrorenen Strukturen aufzunehmen. Gefrieren Sie viele RSV-Partikel blitzschnell ein, und die Kryo-ET-Bildgebung erfasst (fast) alle möglichen Konfigurationen des Virus aus vielen verschiedenen Blickwinkeln. Diese 2D-Bilder werden kombiniert, um eine Darstellung der 3D-Strukturen des Virus mit hoher Auflösung zu erzeugen – sogar auf der Ebene einzelner Atome.

Wrights jüngste Studie lieferte hochauflösende Bilder, die die Struktur zweier RSV-Proteine, RSV-M-Protein und RSV-F-Protein, detailliert beschreiben, die für die Interaktion zwischen dem Virus und der Wirtszellmembran von entscheidender Bedeutung sind. Beide Proteine ​​kommen auch in verwandten Viren vor.

Das RSV-M-Protein interagiert mit den Membranen der Wirtszelle, hält die filamentöse Struktur des Virus zusammen und koordiniert virale Komponenten und andere Proteine ​​– einschließlich RSV-F-Proteine. RSV-F-Proteine ​​sitzen auf der Virusoberfläche und sind bereit, mit Wirtszellrezeptoren in Kontakt zu treten und die Fusion und den Eintritt des Virus in die Wirtszelle zu regulieren. Die Bilder der Wissenschaftler zeigen, dass sich bei RSV zwei F-Proteine ​​zu einer stabileren Einheit zusammenschließen. Wright sagt, dass diese Verbindung die F-Proteine ​​daran hindern könnte, die Wirtszelle vorzeitig zu infizieren.

„Unsere primären Ergebnisse offenbaren strukturelle Details, die es uns ermöglichen, nicht nur besser zu verstehen, wie das Protein den Zusammenbau viraler Partikel reguliert, sondern auch die Koordination von Proteinen, die es dem Virus ermöglichen, infektiös zu sein“, sagt Wright.

Die Wissenschaftler glauben, dass F-Proteinpaare ein Schlüssel zur Destabilisierung des Virus sein könnten, bevor es bereit ist, seinen nächsten Wirt zu infizieren, was Paare von F-Proteinen zu einem möglichen Ziel für die zukünftige Arzneimittelentwicklung machen könnte. Sie werden weiterhin erforschen, wie RSV-Proteine ​​miteinander interagieren und eine Infektion verursachen.