De influenza A-virussen, die in het verleden verantwoordelijk waren voor dodelijke pandemieën, vandaag de dag nog steeds een groot mondiaal probleem voor de volksgezondheid. Moleculen die bekend staan ​​als virulentiefactoren worden geproduceerd door bacteriën, virussen, en schimmels om hen te helpen gastheercellen te infecteren. Een van de virulentiefactoren die in de influenza A-virussen worden aangetroffen, is hemagglutinine (HA). Onderzoekers van de Universiteit van Kanazawa hebben onlangs de structuur van HA van het vogelgriepvirus bestudeerd, H5N1, met behulp van high-speed atomic force microscopie (HS-AFM). Hun bevindingen zijn essentieel voor het ontwikkelen van therapeutische benaderingen tegen influenza A-virussen in de toekomst.

HA wordt aanvankelijk gesynthetiseerd door gastheercellen in zijn voorlopervorm die bekend staat als HA0. Conversie van HA0 naar HA hangt af van de pathogeniteit van influenza A-virussen:extracellulaire conversie voor laagpathogene influenza A-virussen en intracellulaire conversie voor hoogpathogene influenza A-virussen. Daarom, het begrijpen van de structuur en eigenschappen van HA0 is van het grootste belang voor het ontcijferen van HA. Zo probeerden Richard Wong en zijn onderzoeksteam HA0 onder de microscoop te onderzoeken. Het recombinante HAO-eiwit van H5N1 werd visueel geanalyseerd door het HS-AFM-systeem ontwikkeld door Kanazawa University.

Zowel HAO als HA bestaan ​​in homotrimere vormen en de omzetting van HAO in HA wijzigt de homotrimere structuur niet significant. Daarom, het is redelijk om HA als sjabloon te gebruiken om HA0 HS-AFM-simulatiebeelden te genereren. Een zure endosomale omgeving is de kritische factor voor HA om fusie te induceren tussen het virale membraan en het endosomale membraan om virale materialen vrij te geven in gastheercellen. Om het zure effect op HA0 op te helderen, het werd voor het eerst blootgesteld aan een zure omgeving. Het trimeer van HA0 bleek erg gevoelig voor de zure oplossing en zette flink uit. Toen conformationele veranderingen van hemagglutinine in realtime werden gemeten met behulp van HS-AFM, het team ontdekte dat het gebied groter was, en de hoogte korter. De zure omgeving maakte het molecuul in wezen platter en meer cirkelvormig, in vergelijking met zijn oorspronkelijke tegenhanger. Deze verandering in exterieur was, echter, omkeerbaar omdat de structuur bij neutralisatie terugkeerde naar zijn oorspronkelijke vorm.

Deze studie maakte de weg vrij voor het in realtime onderzoeken van biologische gebeurtenissen binnen virussen. De auteurs stellen het belang van HS-AFM voor dit onderzoek:"Ons proefwerk stelt HS-AFM vast als een onnavolgbaar hulpmiddel om de dynamiek van virale eiwitten direct te bestuderen, die moeilijk vast te leggen zijn met lage signaal-ruistechnieken die berusten op ensemblemiddeling, zoals cyro-EM en röntgenkristallografie, " zegt hoofdauteur van de studie Dr. Kee Siang Lim. "Met hoge scansnelheid en een minimaal invasieve cantilever, we voorspellen dat HS-AFM haalbaar is om de stroom van onomkeerbare conformationele veranderingen van HA2 geïnduceerd door lage pH te onthullen, die de echte biologische gebeurtenissen nabootst die optreden wanneer HA een gastheerendosoom binnengaat, in toekomstig onderzoek."