Il virus Ebola provoca una grave infezione con un tasso di mortalità compreso tra il 50% e il 90%. Le nucleoproteine ​​nel virus si assemblano in una disposizione elicoidale e incapsulano un genoma di RNA a singolo filamento, ssRNA, per formare un complesso bastoncello noto come nucleocapside, che è fondamentale per la funzione del virus. I nucleocapsidi simili a bastoncelli si trovano anche in altri virus, come SARS-CoV-2, che causa il COVID-19.

Nel Giornale di Fisica Chimica , scienziati dell'Università del Delaware riportano uno studio computazionale su questo nucleocapside e mostrano che il legame dell'ssRNA consente al nucleocapside di mantenere la sua forma e integrità strutturale.

Le simulazioni di virus sono difficili perché i sistemi sono molto grandi. Solo qualche capside, compresa l'epatite B, HPV, HIV-1, e il virus del mosaico del tabacco satellitare, sono stati studiati a livello atomico. Simulazioni di dinamica molecolare del nucleocapside di Ebola, ad oggi, sono stati condotti solo dei suoi costituenti isolati e non a livello atomico.

Questo lavoro rappresenta la prima indagine computazionale a livello atomico dell'assemblaggio del nucleocapside di Ebola. Il modello utilizzato dai ricercatori includeva tutti gli atomi nell'assemblaggio della nucleoproteina elicoidale, l'ssRNA, molecole d'acqua, e anche ioni, come sodio e cloruro, che stabilizzano questa struttura altamente carica.

Il modello risultante ha 4,8 milioni di atomi, vale a dire la struttura del nucleocapside con l'ssRNA presente e senza di esso. Il secondo sistema è stato incluso come controllo per studiare il ruolo dell'ssRNA.

"Abbiamo scoperto che l'incapsidazione dell'ssRNA porta alla stabilizzazione del nucleocapside del virus Ebola ed è essenziale per mantenere l'integrità strutturale del suo assemblaggio elicoidale, ", ha detto l'autore Juan Perilla.

I ricercatori hanno scoperto che le interazioni nucleoproteiche e gli ioni contribuiscono alla stabilità del nucleocapside. Nel nucleocapside di Ebola, le nucleoproteine ​​si connettono tra loro per formare un assemblaggio elicoidale. Si è scoperto che gli ioni sodio e cloruro si raggruppano vicino al nucleocapside nella simulazione per contrastare le sue repulsioni di carica.

La struttura del nucleocapside a bastoncino è essenziale per la capacità del virus Ebola di infettare ed eludere i meccanismi di difesa cellulare, nonché per la sua capacità di replicarsi all'interno delle cellule ospiti. Il nucleocapside funge da impalcatura per l'assemblaggio del virus e come modello per la trascrizione dei geni e la replicazione del virus. I suoi ruoli critici durante l'infezione lo rendono un candidato ideale per l'intervento antivirale.

La conoscenza a livello molecolare della dinamica dei virus è necessaria per comprendere la struttura e la funzione e individuare le vulnerabilità, ma di solito è inaccessibile dall'esperimento. Queste intuizioni sono facilmente disponibili da simulazioni al computer, però.

Questo studio dovrebbe aiutare gli scienziati a sviluppare trattamenti farmacologici mirati ai nucleocapsidi virali. I ricercatori anticipano che l'approccio metodologico che hanno sviluppato per Ebola può essere utilizzato per studiare altre strutture elicoidali, come il nucleocapside di SARS-CoV-2.