Estructura madura de la cápside del VIH-1 por microscopía crioectrónica y dinámica molecular de todos los átomos

Área de la Ciencia:

• Biología Estructural Biología estructural.
• Virología Virología.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• Las proteínas de la cápside retroviral exhiben estructuras conservadas pero diversas morfologías de ensamblaje.
• La cápside madura del virus de la inmunodeficiencia humana-1 (VIH-1) está modelada como un cono de fullereno, formado por hexámeres y cerrado por pentámeres.
• Los datos estructurales existentes sobre las unidades de ensamblaje de cápsidas del VIH-1 son incompletos, especialmente con respecto a los contactos entre unidades.

Objetivo del estudio:

• Para determinar la estructura de alta resolución de las estructuras de proteínas de la cápside del VIH-1 ensambladas.
• Aclarar el papel de los contactos entre unidades en el ensamblaje, la estabilidad y la infectividad de las cápsidas.
• Desarrollar un modelo atómico completo de la cápside del VIH-1 para su posterior investigación y desarrollo de fármacos.

Principales métodos:

• Microscopía cryoelectrónica (cryo-EM) para resolver la estructura de un ensamblaje tubular de cápside del VIH-1 a una resolución de 8 Å.
• Tomografía cryoelectrónica (Cryo-ET) para determinar la estructura 3D de un núcleo nativo del VIH-1.
• Estudios de mutagenesis para validar la importancia funcional de las características estructurales identificadas.
• Simulaciones de dinámica molecular a gran escala para construir modelos de todos los átomos de los componentes de la cápside y la cápside completa.

Principales resultados:

• La estructura cryo-EM revela un haz de tres hélices en la interfaz triple con interacciones hidrofóbicas críticas.
• La mutagenesis confirma que los residuos hidrofóbicos dentro de este paquete son esenciales para el ensamblaje de la cápside, la estabilidad y la infectividad viral.
• La incorporación de pentámeros conduce a contactos de trímero más apretados y a una curvatura de superficie significativa.
• Se generaron modelos de todos los átomos de hexámero de hexámero, pentámero de hexámero y toda la cápside.

Conclusiones:

• Las interacciones hidrofóbicas dentro del haz de tres hélices son críticas para la formación y función de la cápside del VIH-1.
• El modelo atómico detallado de la cápside del VIH-1 proporciona un valioso recurso para comprender la biología de la cápside.
• Este modelo integral sirve como base para el diseño de terapias antivirales dirigidas.