Het Lassavirus (LASV) is de ziekteverwekker die Lassa-hemorragische koorts veroorzaakt, een ziekte die endemisch is in West-Afrika en jaarlijks ongeveer 5.000 sterfgevallen veroorzaakt. Bij het CSSB Center for Structural Systems Biology werkten de groepen Uetrecht (CSSB, LIV, Uni Siegen), Kosinski (CSSB, EMBL) en Rosenthal (BNITM, CSSB) samen om de cruciale rol te onthullen die RNA speelt in cruciale stappen van de Lassa. levenscyclus van virussen.

Hun bevindingen worden gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society .

In het menselijk lichaam produceren 20.000 genen meer dan een miljoen verschillende vormen van eiwitten. Het Lassa-virus is in vergelijking minuscuul omdat het uit slechts vier eiwitten bestaat, bekend als L, NP, Z en GPC.

"We proberen te begrijpen hoe deze vier eiwitten zulke ernstige schade aan menselijke cellen kunnen veroorzaken", legt de eerste auteur van het artikel, Lennart Sänger, uit. "De activiteiten en expressie van deze eiwitten moeten strak worden gereguleerd en de eiwitten moeten efficiënt met elkaar communiceren om verschillende functies op zich te nemen."

Om het virus te beschermen en te verbergen voor detectie door het immuunsysteem, omsluit het nucleoproteïne (NP) het virale genoom in een capside. Dit capside vormt samen met viraal RNA en het L-eiwit ribonucleoproteïnecomplexen (RNP's).

Om infectie te verspreiden, moeten RNP's zichzelf voortdurend herstructureren om replicatie en transcriptie van het virale genoom mogelijk te maken. De onderzoekers onderzochten de interacties tussen NP en viraal RNA en het Z-eiwit om een ​​beter inzicht te krijgen in het mechanisme en de dynamiek van de vorming en verpakking van RNP in nieuwe virale deeltjes.

Met behulp van structurele massaspectrometrie, een methode die werkt als een moleculaire schaal door het atoomgewicht van moleculaire interacties te onthullen, onderzochten de onderzoekers de dynamiek tussen NP en viraal RNA. "Aanvankelijk bestaat het NP-eiwit niet in een samenstelling die viraal RNA kan binden", legt Charlotte Uetrecht uit, groepsleider van de CSSB en expert in massaspectrometrietechnieken.

"Er moet een verandering plaatsvinden om deze binding mogelijk te maken en we ontdekten dat viraal RNA deze verandering zelf kan initiëren." De onderzoekers identificeerden RNA als de drijvende kracht achter de demontage van ringachtige NP-trimeren in monomeren die vervolgens in staat zijn om RNA-gebonden NP-assemblages van hogere orde te vormen.

De onderzoekers onderzochten ook de NP-interactie met het Z-eiwit in meer detail. Om dit mogelijk te maken, gebruikte de Kosinski-groep AlphaFold om de interactieplaats van het NP-Z-complex te voorspellen. Deze voorspellingen werden vervolgens geverifieerd door onderzoekers in het laboratorium.

“Door het gebruik van kunstmatige intelligentie konden we snel mogelijke interacties identificeren en konden we ook mutanten creëren om onze hypothese te verifiëren”, merkt Jan Kosinski op. De onderzoekers konden uiteindelijk aantonen dat hoewel NP Z onafhankelijk van de aanwezigheid van RNA bindt, deze interactie pH-afhankelijk is.

"Over het geheel genomen helpen deze bevindingen ons begrip van de assemblage, rekrutering en vrijgave van RNP bij het Lassa-virus te verbeteren", legt Maria Rosenthal uit, een Lassa-virusexpert bij het Bernhard Nocht Instituut voor Tropische Geneeskunde en een geassocieerd lid van de CSSB. Er wordt voorspeld dat in West-Afrika in 2030 186 miljoen mensen het risico lopen besmet te raken met het Lassa-virus, en de Wereldgezondheidsorganisatie erkent het Lassa-virus als een gevaarlijke maar nog weinig onderzochte ziekteverwekker.

"Als we begrijpen hoe het Lassa-virus functioneert, kunnen we uiteindelijk moleculen ontwikkelen die de replicatie van dit virus kunnen remmen en Lassa-koorts kunnen behandelen", merkt Rosenthal op.

Meer informatie: Lennart Sänger et al, RNA om ze allemaal te regeren:kritische stappen in de assemblage en rekrutering van ribonucleodeeltjes in het Lassa-virus, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c07325

Journaalinformatie: Journaal van de American Chemical Society

Aangeboden door CSSB Centrum voor Structurele Systeembiologie