A descoberta de centros de replicação de norovírus oferece novos alvos antivirais

O norovírus humano, um vírus de RNA de cadeia positiva que é a principal causa de gastroenterite viral, responsável por cerca de 685 milhões de casos e aproximadamente 212.000 mortes em todo o mundo por ano, não possui vacinas ou antivirais aprovados.

Abrindo caminho para melhores terapias medicamentosas, pesquisadores do Baylor College of Medicine e da Universidade do Texas, MD Anderson Cancer Center, relatam em Avanços da Ciência a descoberta de centros de replicação para o norovírus humano, o que poderia levar à concepção de medicamentos antivirais para prevenir, controlar ou tratar estas infecções.

“Quando os vírus infectam células, eles geralmente criam compartimentos especializados – fábricas de replicação – onde formam novos vírus que infectam mais células causando a doença”, disse o primeiro autor, Dr. Soni Kaundal, associado de pós-doutorado no Departamento de Bioquímica e Molecular de Verna e Marrs McLean. Farmacologia em Baylor no laboratório do Dr. BV Venkataram Prasad, autor correspondente do trabalho.

“No entanto, pouco se sabe sobre as fábricas de replicação do norovírus”.

Evidências crescentes mostram que algumas fábricas de replicação normalmente não são separadas de seus arredores por uma membrana. Em vez disso, são condensados ​​biomoleculares, estruturas semelhantes a uma bolha formada pela separação de fases líquido-líquido. Esses condensados ​​incorporam seletivamente proteínas e outros materiais necessários para a replicação viral.

Condensados ​​semelhantes a líquidos como fábricas de replicação foram extensivamente estudados em outros vírus, incluindo os vírus da raiva e do sarampo. Neste estudo, os pesquisadores investigaram se o norovírus forma condensados ​​biomoleculares que servem como centros de replicação.

“Sabíamos que estes condensados ​​são muitas vezes iniciados por uma única proteína viral capaz de se ligar ao material genético, tendo uma região flexível e formando oligómeros, moléculas feitas de um pequeno número de unidades repetidas”, disse Kaundal.

A equipe iniciou a investigação aplicando análises bioinformáticas para identificar proteínas de norovírus que apresentassem as características mais prováveis ​​de levar à formação de condensados ​​líquidos.

“Trabalhando com a cepa pandêmica de norovírus humano GII.4, responsável por causar a maioria dos casos de gastroenterite em todo o mundo, descobrimos que a RNA polimerase dependente de RNA tem a maior propensão para formar condensados ​​biomoleculares”, disse Kaundal.

“Essa proteína tem região flexível, pode formar oligômeros, se liga ao RNA, material genético do norovírus, e desempenha papel essencial na replicação viral, fazendo cópias do RNA viral. Todas essas características nos levaram a testar experimentalmente se o RNA GII.4 a polimerase impulsiona a formação de condensados ​​biomoleculares que conduzem à replicação viral.”

“Nossos estudos experimentais mostram que a RNA polimerase GII.4 realmente forma condensados ​​altamente dinâmicos, semelhantes a líquidos, em condições fisiologicamente relevantes no laboratório e que a região flexível desta proteína é crítica para este processo”, disse Prasad, professor de virologia molecular e microbiologia. e Alvin Romansky Chair em Bioquímica em Baylor.

Prasad também é membro do Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center de Baylor. “Além disso, os condensados ​​são estruturas altamente dinâmicas: vários podem se fundir, formando uma estrutura maior, ou podem se dividir em outras menores; eles também se movem dentro da célula, trocando materiais com o entorno”.

Em seguida, os pesquisadores investigaram se esses condensados ​​líquidos também são formados em células intestinais humanas infectadas com norovírus.

Até recentemente, estudar como o norovírus se replica dentro das células tem sido difícil porque os pesquisadores não tinham um sistema biológico eficaz para cultivar o vírus em laboratório. Mas em 2016, o laboratório da Dra. Mary Estes em Baylor e colegas conseguiu cultivar cepas de norovírus humanos em culturas de enteróides intestinais humanos.

Também conhecidas como mini-intestinos, estas culturas são um modelo laboratorial do trato gastrointestinal humano que recapitula a sua complexidade, diversidade e fisiologia celular. Os enteróides humanos imitam padrões de infecção por vírus hospedeiro específicos de cepas, tornando-os um sistema ideal para dissecar a infecção por norovírus humano, como no estudo atual, para identificar requisitos de crescimento específicos de cepas e desenvolver e testar tratamentos e vacinas.

“Mostramos que condensados ​​semelhantes a líquidos são formados em culturas de enteróides intestinais humanos infectados por norovírus humano, bem como na linhagem de células humanas HEK293T cultivadas em laboratório. Propomos que esses condensados ​​sejam centros de replicação para o norovírus humano, uma solução elegante para o É uma questão intrigante de como a tradução do genoma viral assistida por ribossomos é segregada de sua replicação pela polimerase viral em vírus de RNA de fita positiva”, disse Prasad.

“Nossa análise de bioinformática também mostrou que as RNA polimerases de quase todas as cepas de norovírus têm uma alta propensão para formar essas fábricas de replicação, sugerindo que este pode ser um fenômeno comum da maioria dos norovírus”.

“Este é um artigo notável, e fiquei feliz por podermos validar as descobertas em células infectadas por vírus usando nosso sistema de cultivo de enteróides intestinais humanos para norovírus humano”, disse Estes, Distinguished Service Professor e Cullen Foundation Endowed Chair de virologia molecular e microbiologia em Baylor.

Estes também é codiretor do núcleo de Sistemas de Modelos Experimentais Gastrointestinais do Texas Medical Center Digestive Diseases Center e membro do Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center de Baylor.

As descobertas não só fornecem uma nova visão sobre a replicação do norovírus humano, mas também abrem novos alvos para a concepção de antivirais para infecções por norovírus humano, que continuam a ser uma séria ameaça em crianças e pacientes imunocomprometidos.

Outros colaboradores para este trabalho incluem Ramakrishnan Anish, B. Vijayalakshmi Ayyar, Sreejesh Shanker, Gundeep Kaur, Sue E. Crawford, Jeroen Pollet e Fabio Stossi.