Onderzoeken met behulp van hogesnelheids-atomaire-krachtmicroscopie bieden inzicht in de replicatie van influenza A-virussen

Onderzoekers van het Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI), Kanazawa University, IMDEA Nanoscience (Madrid, Spanje) en CNB-CSIC (Madrid, Spanje) rapport in ACS Nano experimenten die een cyclus van conformationele stadia onthullen die recombinante Influenza A-genomen doorlopen tijdens de RNA-synthese.

Influenza A is een wereldwijd gezondheidsrisico dat verantwoordelijk is voor lokale epidemieën en dodelijke pandemieën. Als zodanig heeft het mechanisme waarmee het virus zichzelf repliceert, veel belangstelling getrokken. Onderzoekers onder leiding van Shingo Fukuda van het Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI) aan de Kanazawa University in Japan, Jaime Martin-Benito van CNB-CSIC en Borja Ibarra van IMDEA Nanociencia in Spanje, gebruikten hogesnelheids-atomaire-krachtmicroscopie en elektronenmicroscopie om de conformationele dynamiek van recombinante virale genomen (of rRNP’s) tijdens RNA-synthese vast te leggen.

Eerdere pogingen om te begrijpen welke conformatieveranderingen er mogelijk optreden tijdens de vermenigvuldigingscyclus van het influenza A-virus, werden belemmerd door wat de onderzoekers omschrijven als de ‘omvangrijke dubbelhelische structuur’ van de virale RNP’s (vRNP), waardoor het moeilijk was te zien wat er gebeurde.

Als resultaat produceerden de onderzoekers een circulair recombinant ribonucleoproteïnecomplex (rRNP), waarmee ze het ‘bulky issue’ konden overwinnen. De auteurs gebruikten HS-AFM om conformationele veranderingen van individuele rRNP-complexen in real-time te volgen tijdens actieve RNA-synthese.

Hun werk levert het eerste directe experimentele bewijs dat aantoont dat individuele rRNP’s gerecycled kunnen worden voor meerdere transcriptie- en replicatiecycli. Dit is een belangrijk kenmerk voor virale vermenigvuldiging. Bovendien benadrukt hun studie hoe factoren die de stabiliteit van de secundaire structuren van het nascente RNA beïnvloeden, de snelheid van RNA-synthese beïnvloeden.

De auteurs concludeerden dat de aanpak nuttig is voor het onderzoeken van virale transcriptie- en replicatiemechanismen. “Transcriptionele pauzering is een intrinsieke eigenschap van de meeste RNA-polymerasen, en de regulatie ervan vormt een van de centrale mechanismen van controle van genexpressie,” voegen ze toe.

“Toekomstige experimenten met één molecuul van realtime RNA-synthesekinetiek door de IAV RdRp [influenza A virus RNA dependent RNA polymerase] binnen de context van de RNP zal helpen de aard van veronderstelde pauzetoestanden en hun rol in virale transcriptie en replicatie te verduidelijken.”