Quando i virus infettano le cellule del corpo, quelle cellule affrontano un problema difficile. Come possono distruggere i virus senza farsi del male? Gli scienziati della University of Utah Health hanno trovato una risposta visualizzando una minuscola macchina cellulare che taglia a pezzi il materiale genetico del virus. La loro ricerca mostra come la macchina rileva gli intrusi e li elabora per la distruzione per proteggere le cellule e prevenire la diffusione dell'infezione.

"Combattere i virus è essenziale per la sopravvivenza, "dice Brenda Bass, dottorato di ricerca, illustre professore di biochimica presso la U of U Health che ha co-diretto lo studio con l'assistente professore Peter Shen, dottorato di ricerca "È affascinante vedere come la biologia si è evoluta per risolvere questo problema". I loro risultati saranno pubblicati online sulla rivista Scienza il 21 dicembre.

Basso, Shen e i loro colleghi hanno esaminato una di queste macchine specializzate, una proteina del moscerino della frutta comune, Drosophila melanogaster . Ora che gli scienziati sanno come funziona la proteina della mosca, potrebbero essere in grado di utilizzare alcuni degli stessi trucchi per superare i virus che causano malattie umane.

A prima vista, la proteina a forma di "L", giustamente chiamato Dicer, non sembra niente di speciale. Ma mettilo accanto al virus, e le sue proprietà simili a machete prendono vita. I virus diffondono l'infezione replicando e copiando il loro materiale genomico all'interno della cellula, e durante questo processo producono RNA a doppio filamento (dsRNA). Dicer libera la cellula dall'intruso incriminato afferrando il dsRNA simile a una corda, tagliandolo a pezzi mentre lo avvolge.

Una piccola differenza tra il dsRNA virale e cellulare è responsabile della trasmissione del virus come intruso indesiderato. Le estremità di entrambi i filamenti di dsRNA virale sono pari, mentre un filamento di dsRNA cellulare è un po' più lungo alla fine.

"Dicer deve stare attento a ciò che distrugge perché altrimenti chiuderebbe la cella, "Spiega la studentessa laureata e primo autore Niladri Sinha. "Vedere come funziona Dicer risponde a una domanda di vecchia data su come i recettori antivirali possono discriminare tra 'sé' da 'non-sé'."

Questa proprietà è importante per più di un motivo. Come parte della normale funzione cellulare, Dicer affetta il dsRNA prodotto dalla cellula, pure. Per la prima volta, questo studio mostra che questa singola macchina elabora il dsRNA dai virus utilizzando un meccanismo completamente diverso.

In un modo, questa nuova visione di Dicer ha richiesto quasi 20 anni di lavoro. Quando Bass iniziò a studiare la proteina, notò che aveva una regione nota come dominio dell'elicasi. Ma per tutti quegli anni, nessuno sapeva perché. È stata pura curiosità che l'ha portata a collaborare con Shen per determinare se vedere la proteina potesse aiutarli a rispondere a questa domanda.

Fare così, hanno congelato e analizzato Dicer usando la microscopia crioelettronica, la tecnologia vincitrice del premio Nobel di quest'anno. Nonostante l'utilizzo di metodologie avanzate, non è stato facile ottenere un'immagine della proteina che interagisce con l'RNA virale. Dicer è minuscolo anche per gli standard crio-EM. Più, si piega e si muove, rendendo difficile la definizione.

Gli scienziati hanno superato queste difficoltà utilizzando la biochimica per intrappolare la coppia in pose definite, e poi scattare centinaia di migliaia di immagini. Hanno scoperto che il misterioso dominio dell'elicasi definisce il meccanismo precedentemente sconosciuto per distruggere il virus:riconosce l'intruso e lo riavvolge appena prima dell'uccisione. È importante sottolineare che una volta che l'elicasi afferra il materiale virale, non osa lasciarsi andare, migliorando le sue possibilità di sradicare l'infezione.

"Ciò che mi piace di questo è che non avevamo idea di come funzionasse l'enzima. Solo guardandolo, ci siamo imbattuti in qualcosa di inaspettato, "dice Shen.

È possibile che Dicer funzioni in questo modo solo nelle mosche. Ma la biologia ha l'abitudine di riutilizzare strumenti che funzionano bene. "Sono sicuro che la gente penserà che forse in determinate condizioni, o in presenza di fattori proteici aggiuntivi, Dicer umano potrebbe agire come la mosca." Una tale scoperta potrebbe dare agli scienziati nuovi modi per controllare l'infezione virale, e la risposta del nostro corpo alle infezioni.

Questa ricerca sarà pubblicata come "Dicer utilizza moduli distinti per riconoscere i termini dsRNA" in Scienza il 21 dicembre 2017.