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“Resuelven” estructura clave de la proteína del virus Zika

ANN ARBOR– Investigadores han resuelto la estructura molecular de una proteína producida por el virus Zika que se cree participa en la reproducción del virus y su interacción con el sistema inmune del huésped.

Los resultados proporcionan a los científicos de todo el mundo nueva información sobre el papel de la proteína NS1 en infecciones por el virus Zika, y amplía la comprensión científica de la familia de los flavivirus, que también incluye el dengue, Nilo Occidental y la fiebre amarilla.

El estudio fue dirigido por la Universidad de Michigan y realizado en colaboración con la Universidad de Purdue.

“El tener la estructura completa de la NS1 proporciona nueva información que puede ayudar a guiar el diseño de una potencial vacuna o medicamentos antivirales”, dijo la autora principal, Janet Smith, directora del Centro de Biología Estructural en el Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan (LSI por sus siglas en inglés), y profesora de química biológica en la Escuela de Medicina de la U-M.

“Los investigadores todavía están trabajando para entender con precisión cómo el Zika y otros flavivirus interactúan con el sistema inmunológico de una persona infectada”, dijo. “Tener estos datos a nivel atómico puede ayudar a los científicos a hacer mejores preguntas y diseñar experimentos más reflexivos a medida que continuamos adquiriendo nueva información.”

Los hallazgos serán publicados en Internet el 25 de julio en la revista Nature Structural & Molecular Biology. A principios de este año, científicos en China publicaron una estructura parcial.

El virus Zika es transmitido por mosquitos y ha existido por décadas, pero recientemente se convirtió en una emergencia de salud internacional a raíz de su asociación con graves defectos de nacimiento como el síndrome de Guillain-Barré, y su rápida difusión en América Central y del Sur.

Actualmente no existe tratamiento ni vacuna, aunque varias compañías han anunciado planes para tratar de desarrollar una.

“A pesar de su similitud con otros virus relacionados, hemos encontrado la estructura NS1 del Zika tenía algunas diferencias importantes”, dijo W. Clay Brown, director científico laboratorio de alto rendimiento de proteínas del Centro de Estructura Biológica de Biología Estructural y co-primer autor del estudio.

La nueva estructura 3-D, que se obtuvo utilizando cristalografía de rayos X y microscopía electrónica, reveló que la superficie exterior de la proteína Zika NS1 tiene propiedades eléctricas de carga sustancialmente diferentes a las de otros flavivirus-indicando que puede interactuar de manera diferente con los miembros del sistema inmune de una persona infectada.

Este estudio también fue el primero en captar la estructura molecular de los lazos flexibles en los dominios de las alas de la proteína, que no se había observado en los estudios anteriores.

“Esto es muy importante, ya que indica una interacción con la membrana celular del huésped y un posible mecanismo por el cual NS1 lleva a cabo sus múltiples funciones,” añadió el co-autor Richard Kuhn, profesor de ciencias biológicas en la Universidad Purdue y director del Instituto de Purdue de Inflamación, Inmunología y Enfermedades Infecciosas.

“Ver esta diferencia proporciona nuevos conocimientos que nos ayudan a comprender mejor la proteína NS1,” dijo Kuhn, que era un miembro del equipo de investigación que determinó en primer lugar la estructura del virus Zika. “La comprensión de su estructura y funciones nos ayudan a identificar objetivos para que los inhibidores bloqueen procesos virales importantes y tratar la infección.”

El equipo también analizó los cambios en la secuencia genética de la proteína Zika  NS1 con el tiempo, señaló David L. Akey, un científico de investigación en el laboratorio de Smith y otro autor principal del estudio.

“Tal como los virus del resfriado común y la gripe cambian con el tiempo, el virus Zika cambió durante su propagación por todo el mundo de modo que el NS1 en las infecciones de Brasil tiene un aspecto diferente al sistema inmunológico que su ancestro africano”, dijo Akey.

La proteína NS1 (proteína no estructural 1, por sus siglas en inglés) desempeña varios papeles en las infecciones virales. Dentro de las células infectadas, es esencial para hacer nuevas copias del virus para infectar células adicionales. Las células infectadas también secretan paquetes de NS1 en el torrente sanguíneo del paciente, donde los niveles más altos se han asociado con una enfermedad más grave.

La proteína, que tiene forma de cruz, tiene dos superficies distintas. La superficie interior es “grasa” y se cree que interactúa con las membranas celulares, mientras que la superficie exterior, una vez secretada en la sangre, puede interactuar con el sistema inmunológico del paciente.

Incluso sin el virus presente, la versión secretada de algunas proteínas NS1 puede crear sangrado vascular, tal como se ve en las infecciones graves de dengue.

En 2014, muchos de los mismos miembros del equipo participaron en el primer estudio para aislar y mapear la proteína NS1 del virus del dengue y el virus del Nilo Occidental, que apareció en la revista Science.

“El aislamiento de la proteína con el fin de estudiarla ha sido un reto para los investigadores”, dijo Smith en el momento. “Una vez que descubrimos cómo hacer eso, se cristalizó muy bien.”

Jamie Konwerski, Jeffrey Tarrasch y Georgios Skiniotis de LSI fueron autores del artículo. Datos de cristalografía de rayos X se recogieron en el Departamento de Fuente de Energía Avanzada de Fotones del Laboratorio Nacional de Argonne, de los EE.UU. La microscopía electrónica fue realizada por el laboratorio Skiniotis en LSI.

Apoyo a la investigación fue proporcionada por la Cátedra Margaret J. Hunter y el Instituto de Ciencias de la Vida de la U-M. Las líneas de luz de rayos X en el Laboratorio Nacional de Argonne es respaldado por el Instituto Nacional del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de Salud y el Instituto Nacional del Cáncer.