Alcune mutazioni genetiche possono far fiorire un virus. Altri fanno appassire il virus, incapace di funzionare normalmente e riprodursi. Eppure altre mutazioni genetiche mostrano la loro mano solo in determinate condizioni.

Una di queste proteine ​​mutanti, che malfunziona alle alte temperature, ha fornito agli scienziati del Virginia Tech Carilion Research Institute una migliore comprensione del rotavirus, una causa comune di malattie diarroiche nei neonati e nei bambini.

Il loro studio, che rivela siti funzionali precedentemente sconosciuti su una proteina rotavirus, è stato recentemente pubblicato su Giornale di virologia .

Il rotavirus infetta ogni bambino di età inferiore ai cinque anni e può causare disidratazione fatale se non adeguatamente trattato.

Il virus ha tre strati, con materiale genetico ed enzimi al suo centro. Gli enzimi, chiamate polimerasi, aiutano a copiare il materiale genetico del virus. I dettagli di questo processo sono rimasti in gran parte un mistero, limitando la comprensione della biologia del rotavirus.

Per chiarire i dettagli di questo processo, Sara McDonald, un assistente professore presso il Virginia Tech Carilion Research Institute che ha guidato lo studio, e il suo team ha utilizzato un ceppo di rotavirus con una mutazione sensibile alla temperatura nella polimerasi. Quando esposto a temperature elevate, il virus non è in grado di propagarsi.

Studiando come questa mutazione influenza il comportamento della polimerasi ad alta temperatura, i ricercatori possono iniziare a collegare i punti di causa ed effetto tra la mutazione e il comportamento della proteina.

"Quando le cellule sono state incubate a basse temperature, la polimerasi mutante trafficava bene, " McDonald ha detto. "La sua attività enzimatica era la stessa della proteina normale. Ad alte temperature, abbiamo visto una grande discrepanza tra i due tipi di proteine. Ciò ha fornito la convalida biochimica che la caratteristica di sensibilità alla temperatura di questo virus è probabilmente causata da questa particolare mutazione".

Secondo Mc Donald, la regione intorno alla mutazione non aveva alcuna funzione nota per la polimerasi. Ancora, quando la proteina mutata è stata esposta ad alte temperature, non potrebbe interagire correttamente con altre proteine ​​né potrebbe replicare in modo efficiente il genoma dell'acido nucleico virale.

Precedenti studi scientifici avevano rivelato l'esistenza della mutazione sensibile alla temperatura. Il team del Virginia Tech Carilion Research Institute è stato il primo a mostrare come la mutazione potrebbe causare la sensibilità alla temperatura del virus.

"Ogni volta che hai una mutazione che causa un difetto funzionale in una proteina, ci sono spesso cambiamenti nelle dinamiche strutturali della proteina - come si muove la proteina, "ha detto Mc Donald, che è anche assistente professore presso il Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine.

Per capire come la mutazione possa aver modificato la struttura della polimerasi, McDonald ha collaborato con Leslie LaConte, un professore assistente di ricerca presso il Virginia Tech Carilion Research Institute. LaConte ha confrontato le proteine ​​mutanti con le proteine ​​normali con simulazioni computazionali di come le proteine ​​si muovono alle alte temperature.

Le proiezioni sono state sovrapposte, e le differenze più drammatiche erano nel sito della mutazione, così come un altro punto.

"Sorprendentemente, abbiamo anche trovato molti cambiamenti nel movimento di un'ansa molto distale sulla polimerasi, che non ha alcuna funzione nota, "Ha detto McDonald. "Suggerisce che la regione originale mutata è importante, ma che forse quest'altra posizione è importante anche per la funzione e l'interazione della polimerasi".

McDonald ha affermato di aver acquisito alcune informazioni sulla replicazione del rotavirus - che queste regioni sono funzionalmente importanti - e c'è ancora molto da scoprire.

"Questo studio faceva parte della nostra serie di esperimenti in corso per sondare la struttura e la funzione della polimerasi virale e per capire come il virus si replica all'interno delle cellule, "ha detto Mc Donald.

McDonald ha anche notato che sia le polimerasi virali che i virus sensibili alla temperatura sono stati usati per anni come strumenti scientifici per studiare come funzionano i virus. Le informazioni raccolte da loro negli studi attuali del suo team potrebbero aiutare a informare la prevenzione delle infezioni e il trattamento per il rotavirus.