Como um adolescente tímido, o complexo da ribonucleoproteína da influenza (RNP) se afasta sempre que os pesquisadores apontam a câmera para ele. O complexo RNP é extremamente flexível, então os cientistas historicamente tiveram dificuldade em definir sua estrutura e mecanismo completo. Mas nesta semana, os biólogos estruturais relatam sucesso em receber candides detalhados de todo o complexo RNP.
O complexo RNP é o pacote essencial do vírus influenza, os planos do vírus e uma máquina de cópia, todos enrolados em um. As plantas são o genoma do RNA, protegidas e cuidadosamente embaladas entre as nucleoproteínas estabilizadoras dispostas em uma hélice dupla, e a máquina de cópia é um complexo de polimerase no ultimate.
As máquinas moleculares auto-suficientes estão “todas prontas para se replicar quando infectarem”, diz Chang. E sua arquitetura é essencial para essa função.
Peças individuais do complexo RNP foram anteriormente bem caracterizadas, diz Chang, mas todo o agrupamento é tão flexível que imagens de todo o complexo chegaram apenas à resolução de nanômetros. Chang e seus colegas usaram uma nova abordagem de combinação para aumentar essa resolução. Eles primeiro fizeram o complexo RNP mais curto, com a menor quantidade de flexibilidade, e a análise de partículas únicas de microscopia crio-elétron focada na menor unidade de cada RNP curto: quatro nucleoproteínas, duas em cada fio helicoidal, com um pouco do genoma do RNA. Essa concentração focada na menor subunidade simétrica reduziu a resolução para 5,1 Å e permitiu aos pesquisadores visualizar, pela primeira vez, a hélice da nucleoproteína protegendo o genoma do RNA dentro do sulco menor, diz Chang.
Em seguida, os pesquisadores se voltaram para a tomografia por crio-elétron, o que lhes permitiu tirar fotos detalhadas em 3D de Macromolecules RNP individuais em ação. Eles pegaram o complexo da polimerase às vezes descansando na cabeceira do RNP, enquanto outras vezes estava do lado com uma fita de RNA mensageiro, mostrando que a polimerase estava em processo de transcrição. Em cada caso, mesmo ao transcrever, a dupla helix da nucleoproteína permaneceu intacta.
Ao analisar milhares de instantâneos de RNP, o grupo de Chang descobriu que a polimerase lê o genoma do RNA como os fios da hélice dupla nucleoproteína deslizam um pelo outro. É como linhas de caminhantes passando um ao outro em uma escada em espiral, um lado subindo e um lado descendo. A polimerase se junta a uma das filas – digamos, o grupo subindo – e interage com os caminhantes que caem apenas o tempo suficiente para copiar o genoma do RNA à medida que passam.
“Este estudo demonstra claramente o mecanismo de lança de fios” e que a síntese de RNA não interrompe a estrutura dupla, diz Takeshi Noda, que lidera o Laboratório de Virologia Ultraestrutural da Universidade de Kyoto e que não esteve envolvido no estudo. Compreender esse mecanismo “tem sido uma questão não resolvida”.
Chang diz que seu grupo nunca poderia ter resolvido todo o complexo e seu mecanismo sem combinar análise de partículas únicas de microscopia crio-elétron para obter close-ups atômicos e tomografia por crio-elétron para tirar fotos de ação. Ele está empolgado com as possibilidades de combinar as duas tecnologias no futuro.
Agora Chang e seu grupo estão desenvolvendo protagonistas de drogas para alvos que o novo mecanismo revelou. Eles identificaram pelo menos uma estrutura -chave: loops de cauda conectando cada nucleoproteína ao seu vizinho. Quando eles tiraram os loops da cauda, as nucleoproteínas pararam de se ligar completamente. E bloquear os loops da cauda bloquearam a replicação do vírus. O grupo de Chang agora está trabalhando no design de inibidores de loop de cauda que podem ser a base dos futuros medicamentos antivirais paninfluenza.
