Ett nyckelsteg i retroviral tillväxt inuti en cell, som beskrivs av Jamil Saad, Ph.D., och kollegor, visas på omslaget till The Journal of Biological Chemistry . Det är en visuell bild, i molekylär detalj, av deras tidskriftsartikel inuti som tittar på fågelsarkomvirus, eller ASV.

University of Alabama i Birmingham forskare använde kärnmagnetisk resonans, eller NMR, för att detaljera hur matrisdomänen av ASV Gag-proteinet binder till vissa fosfolipider. Dessa fosfolipider är avgörande för Gag -proteinbindning till plasmamembranet i en cell, när viruset replikerar och tar sitt första steg mot virusbildning och spirande.

ASV, ett retrovirus som orsakar cancer hos kycklingar, är det första oncovirus som har beskrivits, mer än ett sekel sedan. Den tillhör familjen retroviridae och är nära besläktad med hiv, viruset som orsakar AIDS. ASV används ofta som en modell för att studera mekanismer för HIV -infektion och replikering. Genom att studera likheter och skillnader i replikering av de två virusen, forskare lär sig grundläggande kunskap som kan informera ansträngningar som syftar till att stoppa replikering och spridning av HIV. Trots stora likheter i deras Gag -proteiner som initierar virusmontering, retrovirus har distinkta mekanismer för montering som är ofullständigt förstådda.

Arbetet som leds av Saad, docent i mikrobiologi vid UAB, och ett följeslagare, ledd av Carol Carter, Ph.D., professor i molekylär genetik och mikrobiologi vid Stony Brook University, undersökte hur ASV Gag-proteinet riktas mot värdcellens plasmamembran för att initiera virussamling. Deras fynd belyser plasmamembranbindningen av matrisdomänen av Gag, hela vägen från att bestämma den exakta molekylära formen av proteindomänen till att studera dess vitala aktivitet i levande celler för att initiera viral knoppning.

På UAB, Saad och kollegor belyste de molekylära determinanterna för ASV -matrisinteraktion med lipider och membran, och de gav en modell för hur matrisen binder till ett cellmembran.

Viktiga resultat inkluderade:

• Att erhålla en signifikant förbättrad strukturell modell av matrisdomänen och identifiera ett membranbindningsställe som inte var uppenbart i tidigare bestämda strukturer.
• Ger tvingande bevis för att ett kluster av fyra lysinaminosyror i matrisdomänen skapar en grundyta, som fungerar som ett enda bindningsställe som direkt interagerar med sura membranlipider som kallas fosfoinositider.
• Demonstrerar att Gag-membraninteraktion styrs av laddnings-laddningsinteraktioner.

De visar också att även om HIV -matrisdomänen använder mer strukturella verktyg för att binda till membranet, både ASV- och HIV-matrisproteiner delar nästan identiska interagerande motiv som driver sammansättningen.

Som en del av UAB-experimenten, forskarna fann att ersättning av lysinrester i bindningsstället i matrisen med en annan aminosyra minskade bindningen till lipider och membran avsevärt.

I följeslagaren, Carter och kollegor vid Stony Brook University använde dessa mutationer i matrisdomänen för ASV Gag -proteinet för att visa att störningar av fosofinositidbindningsstället på matrisdomänen hämmade lokalisering av Gag vid cellperiferin i två olika cellinjer och kraftigt minskad viruspartikelproduktion , jämfört med omutierad ASV.

"Dessa studier löste ett långvarigt mysterium om hur ett virus som upptäcktes för ett sekel sedan använder värdcellens plasmamembran för att replikera, "Saad sa. "Vad som är ännu mer anmärkningsvärt är hur ASV och HIV-1 delar mycket liknande strukturella egenskaper som driver membraninriktning och montering."