Forskare har gett ny insikt om mekaniken hos ett virus som orsakar svår diarré och sjukdom hos små barn, enligt en rapport publicerad i eLife .

Studien, från det autonoma universitetet i Madrid, Carlos III Health Institute och National Center for Biotechnology, Spanien, kan öppna nya vägar för att utveckla effektiva behandlingar för rotavirus, som vanligtvis infekterar barn upp till fem år. Det är det första dokumentet som beskriver samspelet mellan funktionen och de mekaniska egenskaperna hos ett "flerskiktat" virus.

Viruspartiklar omsluter sitt genetiska material i ett proteinskal utformat för att skydda, skyttlar och frisätter sitt genom vid värdcellen. Strukturen hos viruspartiklar måste därför vara tillräckligt stark för att skydda virusgenomet i miljöer utanför cellen, och för att motstå attacker från värdens immunsystem, för att säkerställa framgångsrik infektion.

Många dubbelsträngade RNA-virus, som rotavirus, isolera deras genom inom ett kärnskal som innehåller sitt eget molekylära maskineri för att tillåta genomet att replikera och spridas. Vissa virus tar detta ett steg längre och bygger extra koncentriska proteinlager som fungerar på andra sätt, för att hjälpa till att binda och penetrera sina målceller.

"Den kompletta partikeln av rotavirus bildas av tre oberoende proteinskal. Denna partikel och de subvirala partiklarna som innehåller ett eller två proteinlager spelar olika roller under infektion, " förklarar huvudförfattaren Manuel Jiménez-Zaragoza, Forskningsassistent vid institutionen för fysik av kondenserad materia vid det autonoma universitetet i Madrid. "Vi ville se hur interaktionerna mellan lagren som definierar dessa olika partiklar fungerar tillsammans under virusreplikationscykeln."

Även om tidigare studier har avslöjat hur man renar tvåskiktsproteinpartiklar, författarna till det aktuella arbetet har utvecklat ett nytt sätt att rena enskiktspartiklar, så att de kan studeras individuellt. Efter att ha renat dessa subvirala partiklar, laget använde ett skanningssondsystem som kallas atomkraftsmikroskopi, vilket innebär att man använder en liten, vass penna för att deformera viruspartiklarna. Detta gjorde det möjligt för dem att studera styrkan och stabiliteten hos individuell trippel, dubbel- och enkelskiktade partiklar.

De upptäckte en stark växelverkan mellan de yttre och mellersta lagren, vilket de säger är avgörande för skyddet av hela viruspartikeln. Under tiden, interaktionerna som äger rum mellan de mellersta och inre lagren hjälper viruset att replikera sitt genom bland värdceller, en process som kallas transkription.

"Våra fynd avslöjar hur de biofysiska egenskaperna hos de tre proteinskalen är finjusterade för att möjliggöra att rotavirus kan transporteras mellan värdceller, " säger seniorförfattaren Pedro de Pablo, Docent vid det autonoma universitetet i Madrid. "Vi tror att detta kan visa sig vara värdefullt för att erbjuda nya arenor för utveckling av nya antivirala strategier."