Zum Kern des Reovirus

Zum Kern des Reovirus
Zum Kern des Reovirus
Anonim

27. April 2000 - Forscher des Howard Hughes Medical Institute haben die Struktur einer wichtigen Komponente des Reovirus entschlüsselt, eines doppelsträngigen RNA-Virus, das Ähnlichkeit mit Krankheitserregern wie dem Rotavirus hat, einer potenziell tödlichen Ursache für Durchfall bei Säuglingen.

Ein Team unter der Leitung von Stephen C. Harrison, einem HHMI-Forscher am Children's Hospital in Boston und der Harvard University, bestimmte mithilfe von Röntgenkristallographie die dreidimensionale Architektur der Kernstruktur des Reovirus.

Das Team, zu dem auch die Hauptautorin Karin M. Reinisch, eine Postdoktorandin in Harrisons Labor, und Max L.Nibert vom Institute for Molecular Virology an der University of Wisconsin, Madison, berichteten über ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 27. April 2000.

"Diese Arbeit wird viele Erkenntnisse auf zwei Ebenen liefern", sagt Aaron Shatkin, Direktor des Center for Advanced Biotechnology and Medicine an der Rutgers University und Professor an der University of Medicine and Dentistry of New Jersey-Robert Wood Johnson Medizinschule. Er stellt fest, dass das Verständnis der reoviralen Struktur Studien zur zellulären genetischen Botschaft in höheren Lebensformen, einschließlich Menschen, informieren wird. Viele doppelsträngige RNA-Viren kommen in der Natur vor, daher könnte die Struktur als Modell für diese verwandten Viren dienen, sagt Shatkin.

Der reovirale Kern ist eine interne Komponente des Virus, die intakt bleibt, nachdem das Virus in die Wirtszelle eingedrungen ist, wie bei anderen pflanzlichen und tierischen doppelsträngigen RNA-Viren. Der Kern synthetisiert, modifiziert und exportiert virale Boten-RNA (mRNA), die schließlich ihren Weg zum Ribosom der Wirtszelle findet – wo virale Proteine ​​aus der mRNA konstruiert werden, wodurch die virale Übernahme der Wirtszelle abgeschlossen wird.

Sobald sie die Kernstruktur gelöst hatten, begann Harrisons Gruppe, ihre Rolle bei der viralen Replikation zu untersuchen. Die Forscher fanden heraus, dass der Kern das virale Genom umschließt, das aus zehn verschiedenen Segmenten doppelsträngiger RNA besteht. Sie zeigten auch, dass der Kern die RNA so organisiert, dass sie leicht in viele Kopien transkribiert werden kann.

Harrisons Team hat herausgefunden, wie der Kern dafür sorgt, dass mRNA mit einer Methylguanosin-Kappe in einer Reaktionsfolge modifiziert wird, die vor vielen Jahren von Shatkin entdeckt wurde.

"Reovirus baut einen Käfig, um das Ende der Boten-RNA einzufangen, wenn sie aus dem Kern herauskommt", erklärt Harrison. "Es bildet eine Vertiefung, die die RNA lang genug hält, mit fünf möglichen Stellen, die sie treffen kann, von denen jede die Arbeit erledigen kann, um sicherzustellen, dass die RNA verschlossen wird."

Diese "Höhlen" ähneln Türmchen, die aus dem Kern herausragen, und sind die Verschließmaschinerie. Die synthetisierten mRNAs werden in dem Moment verkappt, in dem sie aus der aktiven Stelle der Polymerase austreten.Die Guanosin-Kappe ist für die Stabilität der RNA und für die Erkennung der viralen RNA durch das Ribosom unerlässlich.

Nach Ansicht von Harrison hat die strukturelle Untersuchung wichtiger viraler Pathogene eine Reihe grundlegender Prinzipien in der makromolekularen und Proteinzusammenstellung offenbart.

"Ich habe mich schon immer für Probleme der viralen Struktur von beiden Seiten interessiert", sagt Harrison. Im Fall des Reovirus-Kerns fragt er, wie organisiert man eine solche Struktur, um reibungslos – und ohne Verwicklung – mehrere Kopien von zehn verschiedenen Boten-RNAs zu erstellen, sie zu verkappen und sie herauszuholen?

Der Reovirus-Kern hat auch Harrisons Labor interessiert, weil er Ähnlichkeiten mit anderen doppelsträngigen RNA-Viren aufweisen könnte, die wichtige Krankheitserreger sind.

In anstehenden Studien wird Harrisons Gruppe die Beziehung zwischen der Struktur und Funktion der Proteine ​​der äußeren Hülle untersuchen, die Reoviren und Rotaviren in die Zellen bringen.

Im Großen und Ganzen verwenden Viren zwei Eingabearten. Behüllte Viren wie Influenza und HIV haben zweischichtige Membranen und dringen ein, indem sie ihre Hülle mit der Zellmembran verschmelzen. Zu klären, wie membranlose, nicht umhüllte Viren wie das Reovirus und das Poliovirus eindringen konnten, war schwieriger zu bewerkstelligen, sagt Harrison.

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