Sommige genetische mutaties kunnen een virus doen bloeien. Anderen laten het virus wegkwijnen, niet in staat om normaal te functioneren en zich voort te planten. Weer andere genetische mutaties laten zich alleen onder bepaalde voorwaarden zien.

Een zo'n mutant eiwit, die niet goed werkt bij hoge temperaturen, heeft wetenschappers van het Virginia Tech Carilion Research Institute een beter begrip gegeven van het rotavirus — een veelvoorkomende oorzaak van diarree bij zuigelingen en kinderen.

hun studie, die voorheen onbekende functionele plaatsen op een rotavirus-eiwit onthult, werd onlangs gepubliceerd in de Tijdschrift voor Virologie .

Rotavirus infecteert elk kind onder de vijf jaar en kan dodelijke uitdroging veroorzaken als het niet goed wordt behandeld.

Het virus heeft drie lagen, met genetisch materiaal en enzymen als middelpunt. De enzymen, polymerasen genoemd, helpen het genetisch materiaal van het virus te kopiëren. De details van dit proces zijn grotendeels een mysterie gebleven, beperking van het begrip van rotavirusbiologie.

Om de details van dit proces te verduidelijken, Sara MacDonald, een assistent-professor aan het Virginia Tech Carilion Research Institute die de studie leidde, en haar team gebruikten een stam van het rotavirus met een temperatuurgevoelige mutatie in het polymerase. Bij blootstelling aan hoge temperaturen, het virus kan zich niet voortplanten.

Door te bestuderen hoe deze mutatie het gedrag van de polymerase bij hoge temperatuur beïnvloedt, de onderzoekers kunnen beginnen met het verbinden van de punten van oorzaak en gevolg tussen de mutatie en het gedrag van het eiwit.

"Toen de cellen bij lage temperaturen werden geïncubeerd, het gemuteerde polymerase werd prima verhandeld, " zei McDonald. "Zijn enzymatische activiteit was hetzelfde als het normale eiwit. Bij hoge temperaturen, we zagen een grote discrepantie tussen de twee eiwitsoorten. Dit leverde biochemische validatie op dat de temperatuurgevoeligheid die kenmerkend is voor dit virus waarschijnlijk wordt veroorzaakt door deze specifieke mutatie."

Volgens MacDonald, het gebied rond de mutatie had geen bekende functie voor het polymerase. Nog, wanneer het gemuteerde eiwit werd blootgesteld aan hoge temperaturen, het kon niet goed interageren met andere eiwitten en evenmin kon het het virale nucleïnezuurgenoom efficiënt repliceren.

Eerdere wetenschappelijke studies hadden het bestaan ​​van de temperatuurgevoelige mutatie aan het licht gebracht. Het Virginia Tech Carilion Research Institute-team was de eerste die liet zien hoe de mutatie de temperatuurgevoeligheid van het virus zou kunnen veroorzaken.

"Als je een mutatie hebt die een functioneel defect in een eiwit veroorzaakt, er zijn vaak veranderingen in de structurele dynamiek van het eiwit - hoe het eiwit beweegt, " zei Mac Donald, die ook een assistent-professor is aan het Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine.

Om te begrijpen hoe de mutatie de structuur van de polymerase kan hebben veranderd, McDonald werkte samen met Leslie LaConte, een onderzoeksassistent-professor aan het Virginia Tech Carilion Research Institute. LaConte vergeleek de mutante eiwitten met normale eiwitten met computersimulaties van hoe de eiwitten bij hoge temperaturen bewegen.

De vertoningen waren over elkaar heen gelegd, en de meest dramatische verschillen waren op de plaats van de mutatie, evenals een andere plek.

"Verrassend genoeg, we vonden ook veel veranderingen in de beweging van een zeer distale lus op het polymerase, die ook geen bekende functie heeft, McDonald zei. "Het suggereert dat de oorspronkelijke gemuteerde regio belangrijk is, maar dat misschien deze andere locatie ook belangrijk is voor de functie en interactie van het polymerase."

McDonald zei dat ze enig inzicht hebben gekregen in de replicatie van rotavirus - dat deze regio's functioneel belangrijk zijn - en dat er nog veel te ontdekken valt.

"Deze studie maakte deel uit van onze doorlopende reeks experimenten om de structuur en functie van het virale polymerase te onderzoeken en om te begrijpen hoe het virus zich in cellen repliceert, ' zei MacDonald.

McDonald merkte ook op dat zowel virale polymerasen als temperatuurgevoelige virussen al jaren worden gebruikt als wetenschappelijke hulpmiddelen om te bestuderen hoe virussen werken. De informatie die ze in de huidige onderzoeken van haar team hebben verzameld, kan helpen bij het voorkomen van infecties en de behandeling van rotavirus.