Schnappschuss von chikungunya-könnte dazu führen, Medikamente, Impfstoffe für virale arthritis: Forscher erstellen detaillierte Abbildung des virus gebunden an Proteine, die auf Zellen in den Gelenken

Chikungunya-virus, einmal beschränkt sich auf die östliche Hemisphäre, infiziert hat mehr als 1 Millionen Menschen in Amerika seit 2013, wenn die Moskitos, die den virus entdeckt in der Karibik. Die meisten Menschen, die infiziert werden, entwickeln Fieber und Gelenkschmerzen, die etwa eine Woche dauern. Aber bei bis zur Hälfte der Patienten, das virus kann zu schwerer arthritis, dass weiterhin für Monate oder Jahre. Es gibt keine Behandlung, um zu verhindern, dass die kurzlebige Infektion von anhaltenden in eine chronische arthritis.

Jetzt haben Forscher aufgedeckt Informationen, die helfen könnten aufhören, den lähmenden Zustand. Ein team an der Washington University School of Medicine in St. Louis hat aufgeschnappt hochauflösende Bilder des virus, die sich an ein protein auf der Oberfläche von Zellen in den Gelenken. Das protein in der Studie wurde aus Mäusen, aber die Leute haben das gleiche protein, und das virus interagiert mit der Maus und menschliche Proteine, die in nahezu identischer Weise.

Die Strukturen, veröffentlicht 9. Mai in der Zeitschrift Cell, zeigt in Atomare Ebene genau, wie der virus und Zelle Oberfläche protein zusammen passen — Daten, die verspricht, zu beschleunigen Bemühungen um die Gestaltung Medikamente und Impfstoffe zur Vorbeugung oder Behandlung von arthritis, verursacht durch das chikungunya-oder ähnliche Viren.

„Chikungunya-arthritis kommt auf sehr plötzlich und können sehr schmerzhaft sein-die Menschen können kaum laufen herum-und wir haben nichts spezifisch zu behandeln oder zu verhindern“, sagte co-senior-Autor Michael S. Diamond, MD, PhD, Herbert S. Gasser, Professor der Medizin und ein professor der molekularen Mikrobiologie und der Pathologie und der Immunologie.

„Jetzt haben wir diese neuen Strukturen, können wir sehen, wie zu stören, die Interaktion zwischen dem virus und das protein, das es nutzt, um sich innerhalb der Zellen, in den Gelenken und anderen Muskel-Gewebe-um-block-Infektionen“, fügte co-senior-Autor Daved Fremont, PhD, ein professor der Pathologie und der Immunologie, der Biochemie und molekularen Biophysik und der molekularen Mikrobiologie.

Chikungunya-und seine cousins — Mayaro, Ross River und O’nyong-nyong Viren-gehören zu einer Familie von alphaviruses, die durch Mücken verbreitet und verursachen Gelenkschmerzen. In den letzten Jahren solche Viren infizieren Menschen und Tiere in immer größeren Regionen der Welt. Im Jahr 2018, Diamant, Fremont und Kollegen einschließlich der Postdoc Rong Zhang, PhD, identifiziert das protein Mxra8, die sich auf der äußeren Oberfläche der Zellen, in den Gelenken, wie die molekulare Griff, chikungunya-und Verwandte Viren greifen um Eintritt in Zellen von Mäusen, Menschen und anderen Spezies. Die menschlichen und Mäuse-Versionen Mxra8 sind 79 Prozent identisch, und chikungunya-virus interagiert mit beiden Versionen in der gleichen Weise. Viren benötigen zur Verriegelung auf die protein-Krankheit hervorrufen; in Mäusen, welche die chikungunya-versuche zu befestigen, um die Proteine mit blockierenden Antikörpern oder decoy-Rezeptoren reduziert Anzeichen von arthritis.

Die Entwicklung wirksamer Medikamente und Impfstoffe, die stören-Anlage, benötigen die Forscher ein detailliertes Bild der molekularen Interaktionen zwischen dem virus und dem protein. Fremont arbeitete mit Studenten Katherine Basore, das Papier der erste Autor, Arthur und Kim, zu visualisieren, die das virus an die Zelle Oberfläche protein. Die Forscher verwendeten eine Technik namens cryo-Elektronenmikroskopie (cryo-EM) an der Washington University ‚ s Center for Cellular Imaging, die installiert eine state-of-the-art cryo-EM-Maschine im Jahr 2018.

Aufnahmen wurden mit einer chikungunya-virus-ähnliches Teilchen, welches die Form eines virus, sondern kann zu Infektionen führen, weil es trägt keine genetische material im Innern-sowie voll Infektionskrankheiten chikungunya-virus. Die virus-ähnlichen Partikel evaluiert in klinischen Studien als potenzielle Impfstoff gegen chikungunya.

Um zu visualisieren, wie das virus interagiert mit dem cell-surface protein, das die Forscher erste flash-fror die viralen Partikel angehängt, die das protein. Die snap freeze war notwendig, um die Partikel zerstört werden, die während des Experiments. Die Forscher schossen einen Strahl von Elektronen durch die Probe abgebildet, wo die Elektronen landete auf einem Detektor und computer-Programme zur Rekonstruktion der Elektronendichte Muster und damit die 3D-Struktur der viralen Partikel an die Zelle Oberfläche protein.

„Unsere cryo-EM-maps ermöglichen es uns um die ganze virus-Partikel mit Mxra8 gebunden ist, aber nicht auf eine ausreichend hohe Auflösung zu lokalisieren präzise atomaren Standorten,“ Basore sagte. „Also nutzten wir die vorhandenen high-resolution X-ray crystal Strukturen der Komponenten des virus, zusätzlich zu unseren eigenen Kristallstruktur von Mxra8, zum Aufbau einer atomic-Modell der gesamten Baugruppe. Dies erlaubt uns, zu sehen, das volle Ausmaß dieser Wechselwirkungen, die wir nicht erreichen könnten entweder aus X-ray Kristallographie oder cryo-EM allein.“

Die hochauflösende Struktur wird helfen, die Bemühungen um Bildschirm experimentellen Medikamenten für Ihre Fähigkeit zu blockieren, die Anhaftung an das protein auf Zellen, in den Gelenken, zu beurteilen, ob die Antikörper ausgelöst durch experimentelle Impfstoffe sind wahrscheinlich, um eine Infektion zu verhindern, und analysieren, ob Mutationen in Viren, die sich auf Ihre Virulenz.