NUS-biofysici hebben nieuwe conformationele veranderingen en structurele dynamiek van het denguevirus ontdekt tijdens hun overdracht naar menselijke gastheren.

Dengue-infectie is een door muggen overgedragen tropische ziekte die wordt veroorzaakt door het dengue-virus. Het treft ongeveer 400 miljoen mensen wereldwijd en is een van de meest voorkomende door muggen overgedragen virale ziekten in Singapore. Dengue-infectie kan dodelijk zijn en er is geen effectieve behandeling beschikbaar. Het wordt overgedragen door de beet van de vrouwelijke mug en kan niet rechtstreeks van persoon op persoon worden verspreid door contact. Een mug wordt geïnfecteerd wanneer hij zich voedt met een met dengue geïnfecteerde persoon en het virus wordt overgedragen op andere mensen wanneer de geïnfecteerde mug hen bijt.

Prof Thorsten WOHLAND van de departementen Biologische Wetenschappen en Scheikunde, NUS en zijn onderzoeksteam hebben ontdekt dat de structurele dynamiek, maar niet de specifieke virusmorfologieën, zijn gecorreleerd aan het vermogen van bepaalde stammen van dengue-virussen om een ​​infectie te veroorzaken (infectiviteit). Terwijl de structuren van het dengue-virus drastisch veranderen in de mug en menselijke gastheren als gevolg van temperatuurverschillen, noch infectiviteit, noch de structurele dynamiek van de verandering van de virusenvelop. De besmettelijkheid en structurele dynamiek van het dengue-virus worden alleen aangetast wanneer het wordt blootgesteld aan koortsachtige temperaturen van 40 graden C. Bij 40 graden C, er is een afname van de virusinfectiviteit met meer dan drie keer en een 2,5 keer vermindering van de structurele dynamiek van het virus. Deze bevindingen hebben een enorm potentieel voor het bedenken van nieuwe strategieën om dengue-infectie te blokkeren door zich te richten op de structurele dynamiek van het virus.

Wanneer het denguevirus een menselijke gastheer binnendringt, er is een temperatuurverandering van ongeveer 25 graden C (in de mug) tot 37 graden C (in een gezonde mens) of 40 graden C (in een met dengue geïnfecteerde mens). Dit temperatuurverschil zorgt ervoor dat het denguevirus "opblaast" en ongeveer drie keer minder besmettelijk wordt. Echter, dit verlies van virusinfectiviteit vindt pas plaats nadat het dengue-virus een temperatuur van 40 ° C heeft ervaren. Het team ontdekte ook dat in afwezigheid van divalente kationen (Ca ₂ ⁺ , Mg ₂ ⁺ ), het dengue-virus blijft in zijn "opgeblazen" toestand, zelfs als de temperatuur terugkeert naar 25 graden C. Dit gebeurt wanneer het virus door een menselijke gastheer wordt teruggestuurd naar een mug. Het denguevirus zal slechts gedeeltelijk samentrekken in aanwezigheid van divalente kationen. Door de invloed op het denguevirus door temperatuur en de aanwezigheid van tweewaardige kationen te monitoren, dit werk heeft geholpen om de correlatie tussen de structurele dynamiek van virussen en de besmettelijkheid van virussen vast te stellen.

Prof Wohland zei:"Onze onderzoeksgroep breidt plannen uit voor diepgaand onderzoek naar dengue en zijn levenscyclus. We breiden deze strategieën ook uit naar andere nauw verwante virussen om nieuwe aanwijzingen te geven voor de ontwikkeling van antivirale strategieën."

Figuur die de morfologische en structurele veranderingen in het denguevirus bij verschillende temperaturen toont. Bij 25 graden C, envelopeiwitten op het membraan van het denguevirus blijven dicht bij elkaar en de diameter van het virus is 50 nm. Bij verhoging van de temperatuur tot meer dan of gelijk aan 37 graden C, de afstand tussen envelopeiwitten en virus neemt toe. Dit leidt tot het "puffen" van het dengue-virus en de diameter ervan neemt toe tot 55 nm. Het team ontdekte dat wanneer de temperatuur daalt (terug naar 25 graden C), het dengue-virus zal alleen gedeeltelijk samentrekken als er tweewaardige kationen in de omgeving aanwezig zijn. DI, DII en DIII zijn drie blootgestelde domeinen van het envelopeiwit op het virusoppervlak.