Het ebolavirus veroorzaakt een ernstige infectie met een sterftecijfer tussen de 50% en 90%. Nucleoproteïnen in het virus assembleren in een spiraalvormige rangschikking en kapselen een enkelstrengs RNA-genoom in, ssRNA, om een ​​staafachtig complex te vormen dat bekend staat als een nucleocapside, wat cruciaal is voor de functie van het virus. Rodachtige nucleocapsiden worden ook gevonden in andere virussen, zoals SARS-CoV-2, die COVID-19 veroorzaakt.

In de Tijdschrift voor Chemische Fysica , wetenschappers van de Universiteit van Delaware rapporteren een computationele studie van dit nucleocapside en tonen aan dat de binding van het ssRNA het nucleocapside in staat stelt zijn vorm en structurele integriteit te behouden.

Simulaties van virussen zijn moeilijk omdat de systemen erg groot zijn. Slechts een paar capsiden, inclusief hepatitis B, HPV, hiv-1, en het satelliettabakmozaïekvirus, zijn op atomair niveau onderzocht. Moleculaire dynamische simulaties van de Ebola nucleocapside, daten, zijn alleen uitgevoerd op de geïsoleerde bestanddelen en niet op atomair niveau.

Dit werk vertegenwoordigt het eerste computationele onderzoek op atomair niveau van de Ebola-nucleocapside-assemblage. Het model dat door de onderzoekers werd gebruikt, omvatte alle atomen in de spiraalvormige nucleoproteïne-assemblage, het ssRNA, water moleculen, en zelfs ionen, zoals natrium en chloride, die deze sterk geladen structuur stabiliseren.

Het resulterende model heeft 4,8 miljoen atomen, namelijk de nucleocapsidestructuur met het ssRNA aanwezig en zonder. Het tweede systeem werd opgenomen als een controle om de rol van het ssRNA te onderzoeken.

"We ontdekten dat inkapseling van ssRNA resulteert in stabilisatie van het nucleocapside van het ebolavirus en essentieel is voor het behoud van de structurele integriteit van zijn spiraalvormige assemblage, ", zei auteur Juan Perilla.

De onderzoekers ontdekten dat de nucleoproteïne-interacties en ionen bijdragen aan de stabiliteit van het nucleocapside. In het Ebola-nucleocapside, nucleoproteïnen verbinden zich met elkaar om een ​​spiraalvormige assemblage te vormen. Natrium- en chloride-ionen bleken in de simulatie te clusteren in de buurt van het nucleocapside om de ladingsafstoting tegen te gaan.

De staafvormige nucleocapsidestructuur is essentieel voor het vermogen van het ebolavirus om cellulaire afweermechanismen te infecteren en te ontwijken, evenals voor het vermogen om zich binnen gastheercellen te repliceren. Het nucleocapside fungeert als een scaffold voor virusassemblage en als een sjabloon voor transcriptie van de genen van het virus en replicatie. Zijn cruciale rol tijdens infectie maakt het een ideale kandidaat voor antivirale interventie.

Kennis op moleculair niveau van virusdynamiek is nodig om structuur en functie te begrijpen en kwetsbaarheden op te sporen, maar het is meestal ontoegankelijk vanuit experiment. Deze inzichten zijn direct beschikbaar uit computersimulaties, echter.

Deze studie moet wetenschappers helpen bij het ontwikkelen van medicamenteuze behandelingen die gericht zijn op virale nucleocapsiden. De onderzoekers verwachten dat de methodologische benadering die ze hebben ontwikkeld voor Ebola kan worden gebruikt om andere spiraalvormige structuren te bestuderen, zoals het nucleocapside van SARS-CoV-2.