Arquitetura do Núcleo do Poxvirus

Prévia do material em texto

1/3
Cientistas Revem a Arquitetura do Núcleo do Poxvirus,
abrindo caminho para a terapêutica direcionada
Estrutura da proteína do núcleo poxviral A10. As três subunidades do trimer (coloridas de
forma diferente) são representadas como superfícies crio-EM simuladas na frente de uma
micrografia criogênica crua. A superfície crio-EM é cada vez mais visível a cada
subunidade.
Um recente ressurgimento e surto de Mpox trouxe os poxvírus de volta como uma ameaça à saúde
pública, sublinhando uma importante lacuna de conhecimento em seu núcleo.
Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) levantou os
mistérios da arquitetura do núcleo do poxviral combinando várias técnicas de microscopia crio-elétron
2/3
com modelagem molecular. Os resultados, publicados na Nature Structural & Molecular Biology, podem
facilitar pesquisas futuras sobre terapêuticas direcionadas ao núcleo do poxvírus.
O vírus Variola, o mais notório poxvirus e um dos vírus mais mortais a ter afligido os seres humanos,
causou estragos ao causar varíola até ser erradicado em 1980. A erradicação foi bem-sucedida graças a
uma extensa campanha de vacinação usando outro poxvirus, o vírus Vaccinia apropriadamente
chamado. O ressurgimento e o surto do vírus da Mpox 2022-20 nos lembraram mais uma vez que os
vírus encontram maneiras de retornar à vanguarda como ameaças à saúde pública. É importante
ressaltar que isso destacou as questões fundamentais sobre os poxvírus que permaneceram sem
resposta até hoje.
Uma questão fundamental está, literalmente, no cerne da matéria: “Sabemos que, para que os poxvírus
sejam infecciosos, seu núcleo viral deve ser adequadamente formado. Mas do que é feito esse núcleo
poxviral e como seus componentes individuais se unem e funcionam?”, pergunta o professor assistente
da ISTA, Florian Schur, o autor correspondente do estudo. Schur e sua equipe agora colocam o dedo no
elo perdido: uma proteína chamada A10. Curiosamente, o A10 é comum a todos os poxvírus
clinicamente relevantes. Além disso, os pesquisadores descobriram que o A10 atua como um dos
principais blocos de construção do núcleo do poxviral. Esse conhecimento pode ser fundamental para
futuras pesquisas sobre terapêuticas direcionadas ao núcleo do poxviral.
“As técnicas mais avançadas de crio-EM disponíveis hoje” 
 O núcleo viral é um dos fatores comuns a todas as formas de poxvírus infecciosos. “Experimentos
anteriores em virologia, bioquímica e genética sugeriram vários candidatos a proteínas do núcleo para
os vírus da varíola, mas não havia estruturas derivadas experimentalmente disponíveis”, diz a estudante
de doutorado da ISTA Julia Datler, uma das co-primeiras autoras do estudo. Assim, a equipe começou
por prever computacionalmente modelos dos principais candidatos a proteínas, usando a agora famosa
ferramenta de modelagem molecular baseada em IA AlphaFold. Paralelamente, Datler estava definindo
as bases bioquímicas e estruturais do projeto, baseando-se em sua formação em virologia e a principal
experiência do grupo Schur: microscopia eletrônica criogênica ou crio-EM para abreviar. “Integrámos
muitas das técnicas de crio-EM mais avançadas disponíveis hoje com modelagem molecular AlphaFold.
Isso nos deu, pela primeira vez, uma visão geral detalhada do núcleo poxviral – o “seguro” ou
“biorreator” dentro do vírus que envolve o genoma viral e o libera em células infectadas”, diz Schur. “Foi
um pouco de uma aposta, mas finalmente conseguimos encontrar a combinação certa de técnicas para
examinar essa questão complexa”, diz o pós-doutor, Jesse Hansen, co-primeiro autor do estudo cuja
experiência em várias técnicas de biologia estrutural e métodos de processamento de imagens foi
fundamental para o projeto.
Uma visão 3D global do poxvirus 
 Os pesquisadores do ISTA examinaram viriões maduras do vírus Vaccinia “vivo” e núcleos poxímicos
purificados sob todos os ângulos possíveis – muito literalmente. “Combinamos a crioo-EM de partículas
simples ‘clássica’, tomografia criogênica, média de subtomograma e análise AlphaFold para obter uma
visão geral do núcleo poxviral”, diz Datler. Com a tomografia crio-elétron, os pesquisadores podem
reconstituir volumes 3D de uma amostra biológica tão grande quanto um vírus inteiro, adquirindo
imagens enquanto gradualmente inclinam a amostra. “É como fazer uma tomografia computadorizada do
vírus”, diz Hansen. “A tomografia de crio-elétron, a ‘especialidade’ do nosso laboratório, nos permitiu
obter resoluções de nível nanométrico de todo o vírus, seu núcleo e interior”, diz Schur. Além disso, os
https://www.nature.com/articles/s41594-023-01201-6
https://ista.ac.at/en/research/schur-group/
3/3
pesquisadores poderiam encaixar os modelos AlphaFold nas formas observadas como um quebra-
cabeça e identificar moléculas que compõem o núcleo poxviral. Entre estes, o principal candidato a
proteína A10 destacou-se como um dos principais componentes. “Descobrimos que o A10 define os
principais elementos estruturais do núcleo de poxvírus”, diz Datler. Schur acrescenta: “Essas
descobertas são um ótimo recurso para interpretar pedaços de dados estruturais e virológicos gerados
nas últimas décadas”.
Um caminho robusto para descobrir núcleos de poxviral 
O caminho para essas descobertas foi quase simples. “Nós precisávamos encontrar nosso próprio
caminho desde o início”, diz Datler. Aproveitando sua experiência em bioquímica, virologia e biologia
estrutural, Datler isolou, propagou e purificou amostras do vírus Vaccinia e estabeleceu os protocolos
para purificar o núcleo viral completo, otimizando essas amostras para estudos estruturais.
“Estruturalmente, foi extremamente difícil estudar esses núcleos de vírus. Mas, felizmente, nossa
perseverança e otimismo valeram a pena”, diz Hansen.
Os pesquisadores da ISTA estão convencidos de que suas descobertas poderiam fornecer uma
plataforma de conhecimento para futuras terapias que buscam atingir os núcleos do poxviral. Por
exemplo, pode-se pensar em drogas que impedem o núcleo de se reunir – ou mesmo desmontar e
liberar o DNA viral durante a infecção. Em última análise, a pesquisa fundamental sobre o vírus, como
feito aqui, nos permite estar melhor preparados contra possíveis futuros surtos virais”, conclui Schur.