Apanhado em flagrante
Os investigadores decifraram o processo pelo qual o vírus da gripe rouba a capa do ARN do hospedeiro para se replicar
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A época das constipações está ao rubro, as gargantas arranham e os narizes escorrem. Sentimo-nos mal e esperamos que não seja gripe. O vírus da gripe continua a representar uma ameaça para a nossa saúde. Desencadeia epidemias sazonais e, de tempos a tempos, pandemias globais potencialmente graves. Os medicamentos antivirais existentes são frequentemente menos eficazes do que se esperava, porque o vírus da gripe sofre mutações rápidas para escapar ao seu efeito. Por conseguinte, as vacinas também têm de ser adaptadas todos os anos. No entanto, os vírus da gripe têm um "calcanhar de Aquiles" que pode ser explorado para fins terapêuticos: a máquina de cópia viral. Os investigadores de Göttingen, em colaboração com colegas de instituições de investigação em França, observaram agora, em pormenor molecular, como a máquina de cópia viral executa um dos passos-chave necessários para a replicação viral. Tornaram visível a forma como o vírus da gripe interage com a máquina copiadora do hospedeiro e rouba a capa do ARN do hospedeiro para a utilizar para si próprio.
A imagem mostra a estrutura 3D da polimerase da gripe (FluPol) paralisada imediatamente antes de roubar a estrutura da capa do complexo da polimerase do ARN de transcrição humano (Pol II). O local de clivagem da FluPol está localizado na saída de RNA da Pol II, pronto para clivar a estrutura de
© Alexander Rotsch / Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences
Roubo molecular
Os vírus da gripe são vírus de ARN com um genoma constituído por ARN de cadeia simples. Tal como outros vírus, o vírus da gripe introduz clandestinamente o seu material genético na célula hospedeira e utiliza o repertório molecular do hospedeiro para produzir novas partículas de vírus. Ao fazê-lo, o vírus da gripe contorna eficazmente as medidas de proteção da célula hospedeira. Ao roubar a capa de ARN do hospedeiro, o vírus da gripe não só promove a sua própria replicação, como também contorna uma das medidas de proteção da célula hospedeira.
As "máquinas de cópia" moleculares da célula hospedeira e do vírus, ambas conhecidas como polimerases, desempenham um papel fundamental neste processo. Na célula hospedeira, o papel da polimerase humana consiste em transcrever primeiro o ADN genómico em pré-RNAm. O pré-mRNA, no início da sua síntese, é marcado com uma estrutura química no seu início, chamada cap. A capa é absolutamente necessária para permitir que o ARNm maduro actue como um modelo para produzir proteínas. Mas, além disso, a capa marca o ARN da célula como "próprio" e inofensivo. Se a capa protetora estiver ausente, o sistema imunitário reconhece o ARN como um ARN estranho e potencialmente prejudicial, desencadeando uma resposta antiviral.
"A maioria dos vírus tem os seus próprios mecanismos para fixar a capa, escondendo assim o seu ARNm do sistema imunitário do hospedeiro. No entanto, o vírus da gripe não tem essa capacidade. Em vez disso, a sua polimerase desenvolveu um mecanismo único de captura da capa. Conseguimos agora visualizar este processo em pormenor molecular, no âmbito de uma colaboração internacional", afirma Patrick Cramer, da Sociedade Max Planck e último autor do estudo agora publicado na revista científica Nature.
Inteligentemente disfarçado
O que se sabe há muitos anos é que, para marcar os seus ARNm com a importante estrutura da capa, a máquina copiadora do vírus da gripe, chamada FluPol, sai à caça, roubando a capa ao ARN do hospedeiro. A célula hospedeira reconhece então o mRNA viral como um modelo para a produção de proteínas e começa a produzir todas as proteínas necessárias para a replicação viral. Também já se sabe que o FluPol interage com a maquinaria de cópia do hospedeiro durante este roubo. No entanto, o mecanismo pormenorizado permanecia pouco claro.
"A forma exacta como o cap-snatching funciona tem sido um quebra-cabeças no campo da gripe durante anos", diz Stephen Cusack do EMBL em Grenoble (França), um pioneiro na análise estrutural do FluPol. "Requer que o FluPol seqüestre o curso normal da síntese do RNA do hospedeiro, desviando-o para o benefício do vírus e em detrimento da célula. Para resolver este quebra-cabeças, juntámos forças com Patrick Cramer, um líder mundial em polimerases celulares".
Uma equipa de investigação interdisciplinar dirigida por Patrick Cramer, Stephen Cusack e Nadia Naffakh no Instituto Pasteur, em Paris, revelou agora, pela primeira vez, como se processa o cap-snatching. Em experiências bioquímicas, a equipa de investigação conseguiu reconstituir o processo no tubo de ensaio. Pararam a reação em várias etapas e utilizaram a microscopia crioelectrónica para visualizar as estruturas e interações das proteínas envolvidas em três dimensões e com uma resolução quase atómica.
Roubo em três fases
"Descobrimos que o roubo de tampas pode ser dividido em três etapas principais", relata Alexander Rotsch, antigo aluno de doutoramento do Departamento de Biologia Molecular do Instituto Max Planck (MPI) para as Ciências Multidisciplinares e um dos primeiros autores do estudo. Na primeira etapa, o FluPol liga-se à máquina copiadora humana (chamada RNA polimerase ou Pol II), enquanto esta produz um RNA hospedeiro, logo após a adição da capa. Este passo implica que ambas as polimerases adaptem as suas estruturas para se poderem encaixar intimamente. Em seguida, a FluPol corta um pequeno pedaço do ARN hospedeiro que inclui a capa e traz a extremidade recém-criada do ARN capturado para o seu centro ativo. No passo final, o FluPol estende o ARN capturado, utilizando o ARN genómico viral como modelo. "Quando completo, o ARNm viral parece-se com o ARNm do hospedeiro, totalmente funcional para produzir proteínas virais, mas invisível para o sistema imunitário do hospedeiro".
Os investigadores mostraram também que, para além das duas máquinas copiadoras, um terceiro parceiro é crucial para o cap-snatching: a proteína auxiliar DSIF, que regula a atividade da Pol II humana. "Ser capaz de observar a sequência exacta e as interações dos parceiros proteicos em pormenor molecular preenche uma lacuna importante na nossa compreensão de como um dos agentes patogénicos virais mais comuns é capaz de se replicar nas células humanas", resume Christian Dienemann, líder do grupo de projeto no Departamento de Biologia Molecular e chefe da Instalação de Microscopia Crio-Eletrónica no MPI.
Inibir a FluPol para combater a gripe
O facto de a FluPol ser essencial para a replicação do vírus da gripe também faz dela o seu "calcanhar de Aquiles". Por isso, os medicamentos para tratar a gripe têm como objetivo, entre outras coisas, bloquear a capacidade da FluPol para realizar a captura de tampas, impedindo assim a replicação do vírus. "Descobrimos que o FluPol também é menos ativo quando alteramos os locais onde se liga ao complexo Pol II-DSIF humano. Também demonstrámos este efeito inibitório do FluPol em células vivas", relata Maud Dupont, também autora principal do estudo e aluna de doutoramento no laboratório de Nadia Naffakh, no Instituto Pasteur. Estas interações entre o vírus e o hospedeiro podem ser utilizadas no futuro para desenvolver novos medicamentos para manter o vírus da gripe sob controlo.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Alexander Helmut Rotsch, Delong Li, Maud Dupont, Tim Krischuns, Ute Neef, Christiane Oberthür, Alice Stelfox, Maria Lukarska, Isaac Fianu, Michael Lidschreiber, Nadia Naffakh, Christian Dienemann, Stephen Cusack, Patrick Cramer; "Mechanism of co-transcriptional cap snatching by influenza polymerase"; Nature, 2026-3-4
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