Saúde

Descobrindo o ciclo de vida do HIV
Os cientistas identificaram sequências que regulam o equilíbrio entre essas duas conformações de RNA. Seu estudo ilustra como a ligação de fatores virais a essas regiões pode ser usada para direcionar ou interromper a montagem viral.
Por Susanne Thiele - 28/03/2022


Análise da dimerização do HIV-1. a, A dimerização é uma etapa chave no ciclo de vida do HIV-1. Acredita-se que o RNA monomérico seja preferencialmente traduzido, em contraste com o RNA dimérico, que é um pré-requisito para o empacotamento em vírions. O RNA dimérico ajuda a manter a integridade do genoma por meio da recombinação. b, O HIV-1 5' UTR é composto por domínios estruturais distintos ligados a diferentes funções no ciclo de vida do HIV-1. TAR significa transcrição. PolyA significa poliadenilação que é inativa na 5' UTR. U5 na região 5 única ou PBS, significa hibridização do tRNA hospedeiro para iniciar a transcrição reversa. SL1–SL3 contêm o sinal de empacotamento. SL2 contém o local doador de emenda. A dimerização ocorre através de uma interação de loop de beijo em uma sequência em SL1. LDIs/dobras alternativas envolvendo LDIs, como entre SL1–U5 e U5–AUG pode regular a dimerização. c, FARS-seq. As sequências de RNA mutantes são geradas por PCR mutagênico e transcrição in vitro. As populações mutantes são fisicamente separadas em frações de monômero e dímero e sondadas com DMS ou deixadas sem tratamento. As frequências de mutação são analisadas por sequenciamento de próxima geração. d, Os perfis funcionais são obtidos por interferência mutacional. Kdimer é uma medida quantitativa de dimerização com base na razão de mutações na população selecionada de dímero versus população selecionada de monômero, corrigida para mutações introduzidas durante a preparação e sequenciamento da biblioteca. e, Perfis estruturais são obtidos por DMS que reage especificamente com resíduos A e C não pareados. O DMS-MaPseq mede as reatividades de DMS como taxas de mutação em controles tratados com DMS versus controles não tratados. f, A análise bidimensional identifica as hastes de RNA por meio de correlações entre mutações de ruptura de haste e mutações induzidas por DMS. Crédito: Natureza Biologia Estrutural e Molecular (2022). DOI: 10.1038/s41594-022-00746-2

Embora tenha sido eclipsado recentemente pelo SARS-CoV-2, há outra epidemia global que ainda ameaça as pessoas: HIV/AIDS. De acordo com o UNAIDS, uma iniciativa das Nações Unidas, cerca de 38 milhões de pessoas em todo o mundo estão atualmente infectadas com o HIV. Quase tantos morreram como resultado da AIDS desde o início da pandemia de HIV na década de 1980. Na busca de novas abordagens para terapias antivirais, cientistas do Instituto Helmholtz para Pesquisa de Infecções Baseadas em RNA (HIRI) em Würzburg e do Instituto Robert Koch (RKI) em Berlim desenvolveram uma nova tecnologia que pode ser usada para analisar e impactar estágios-chave do ciclo de vida do HIV. Suas descobertas foram publicadas hoje na revista Nature Structural & Molecular Biology .

Os estágios-chave no ciclo de vida de um vírus podem representar alvos atraentes para medicamentos e terapias. Portanto, a pesquisa básica é importante para entender e impactar os processos moleculares subjacentes. Uma característica distintiva da variante do HIV-1 é que ela contém duas cópias de seu genoma viral . Durante a replicação viral, dois genomas são reunidos em um processo conhecido como dimerização. Este último também é considerado um pré-requisito para o empacotamento que finalmente levará a novas partículas virais infecciosas e à replicação completa do vírus.

Um interruptor molecular

Na revista Nature Structural & Molecular Biology , pesquisadores do Helmholtz Institute for RNA-based Infection Research (HIRI) em Würzburg - uma instituição do Helmholtz Center for Infection Research (HZI) em Braunschweig em cooperação com a Julius-Maximilians-Universität ( JMU) de Würzburg – e o Instituto Robert Koch (RKI) em Berlim agora descrevem uma nova tecnologia para investigar o ciclo de vida do HIV-1 na resolução de um único nucleotídeo. Batizado de FARS-seq (Análise Funcional da Estrutura de RNA), seu método ajuda a identificar regiões dentro do genoma do HIV-1 importantes para a dimerização e empacotamento do vírus.

"A ideia de que a dimerização é um pré-requisito para a embalagem tem sido discutida há muito tempo na pesquisa do HIV-1. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes permaneceram obscuros. Nosso estudo fornece essas informações em alta resolução, permitindo uma intervenção direcionada", explica o professor júnior Redmond Smyth, iniciador do líder do grupo de estudo e pesquisa do HIRI.

Liqing Ye realiza pesquisas no HIRI no laboratório de Smyth e é o primeiro autor do estudo atual. Ela acrescenta: "Conseguimos mostrar que o genoma do HIV-1 existe em duas conformações de RNA diferentes. Apenas uma delas está envolvida no empacotamento do genoma. Na segunda conformação, o RNA permanece na célula hospedeira para ser traduzido em novos Essas duas conformações, portanto, agem como um interruptor molecular para direcionar o destino do RNA viral e, portanto, a replicação viral ”.

Os cientistas identificaram sequências que regulam o equilíbrio entre essas duas conformações de RNA. Seu estudo ilustra como a ligação de fatores virais a essas regiões pode ser usada para direcionar ou interromper a montagem viral.

"Esperamos poder alavancar essas descobertas em medicamentos antirretrovirais baseados em RNA ou vetores de terapia genética aprimorados", diz Redmond Smyth do Instituto Helmholtz em Würzburg. Em estudos de acompanhamento, diz ele, os pesquisadores agora querem determinar se as observações também se aplicam a outras cepas do vírus HI.

Sobre o HIV

O vírus da imunodeficiência humana (HIV) pertence à grande família de retrovírus. Esses vírus são revestidos de proteínas e seu genoma é feito de ácido ribonucleico (RNA). Uma característica dos retrovírus, como o HIV, é que cada partícula viral consiste em duas cópias do genoma de RNA. HIV-1 e HIV-2 são as duas variantes do vírus conhecidas por infectar humanos. O presente estudo aborda o HIV-1, que representa mais de 90% de todas as infecções.

 

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