Een belangrijke stap in retrovirale groei in een cel, zoals beschreven door Jamil Saad, doctoraat, en collega's, wordt afgebeeld op de cover van The Tijdschrift voor biologische chemie . Het is een visueel beeld, in moleculair detail, van hun tijdschriftartikel erin dat kijkt naar het vogelsarcoomvirus, of ASV.

De onderzoekers van de Universiteit van Alabama in Birmingham gebruikten nucleaire magnetische resonantie, of NMR, om in detail te beschrijven hoe het matrixdomein van het ASV Gag-eiwit aan bepaalde fosfolipiden bindt. Deze fosfolipiden zijn van vitaal belang voor de binding van Gag-eiwit aan het plasmamembraan van een cel, terwijl het virus zich vermenigvuldigt en zijn eerste stap zet in de richting van virusvorming en ontluiking.

ASV, een retrovirus dat kanker veroorzaakt bij kippen, is het eerste oncovirus dat is beschreven, meer dan een eeuw geleden. Het behoort tot de familie van de retroviridae en is nauw verwant aan HIV, het virus dat aids veroorzaakt. ASV wordt veel gebruikt als model om mechanismen van HIV-infectie en replicatie te bestuderen. Door overeenkomsten en verschillen in replicatie van de twee virussen te bestuderen, onderzoekers leren basiskennis die kan bijdragen aan inspanningen gericht op het stoppen van de replicatie en verspreiding van hiv. Ondanks grote overeenkomsten in hun Gag-eiwitten die de virusassemblage initiëren, retrovirussen hebben verschillende mechanismen voor assemblage die onvolledig worden begrepen.

Het werk onder leiding van Saad, universitair hoofddocent microbiologie aan de UAB, en een begeleidend papier, onder leiding van Carol Carter, doctoraat, hoogleraar moleculaire genetica en microbiologie aan de Stony Brook University, onderzocht hoe het ASV Gag-eiwit wordt gericht op het plasmamembraan van de gastheercel om virusassemblage te initiëren. Hun bevindingen verhelderen de plasmamembraanbinding door het matrixdomein van Gag, helemaal van het bepalen van de precieze moleculaire vorm van het eiwitdomein tot het bestuderen van de vitale activiteit in levende cellen om virale ontluiking te initiëren.

Bij UAB, Saad en collega's lichtten de moleculaire determinanten van ASV-matrixinteractie met lipiden en membranen toe, en ze leverden een model van hoe de matrix bindt aan een celmembraan.

Belangrijke bevindingen waren onder meer:

• Het verkrijgen van een significant verbeterd structureel model van het matrixdomein en het identificeren van een membraanbindingsplaats die niet duidelijk was in eerder bepaalde structuren.
• Het leveren van overtuigend bewijs dat een cluster van vier lysine-aminozuren in het matrixdomein een basisoppervlak creëert, die fungeert als een enkele bindingsplaats die direct interageert met zure membraanlipiden, fosfoinositiden genaamd.
• Aantonen dat Gag-membraan interactie wordt bepaald door lading-lading interacties.

Ze laten ook zien dat hoewel het HIV-matrixdomein meer structurele hulpmiddelen gebruikt om aan het membraan te binden, zowel ASV- als HIV-matrixeiwitten delen bijna identieke interactiemotieven die de assemblage aansturen.

Als onderdeel van de UAB-experimenten, de onderzoekers ontdekten dat het vervangen van lysineresiduen in de bindingsplaats van de matrix door een ander aminozuur de binding aan lipiden en membranen sterk verminderde.

In de begeleidende krant Carter en collega's van Stony Brook University gebruikten die mutaties in het matrixdomein van het ASV Gag-eiwit om aan te tonen dat verstoring van de fosfoinositide-bindingsplaats op het matrixdomein de Gag-lokalisatie aan de celperiferie in twee verschillende cellijnen remde en de productie van virale deeltjes ernstig verminderde , in vergelijking met ongemuteerde ASV.

"Deze studies hebben een al lang bestaand mysterie opgelost over hoe een virus dat een eeuw geleden werd ontdekt, het plasmamembraan van de gastheercel gebruikt om te repliceren, " zei Saad. "Wat nog opmerkelijker is, is hoe ASV en HIV-1 zeer vergelijkbare structurele kenmerken delen die membraantargeting en -assemblage stimuleren."