Pourquoi des virus comme Herpes et Zika devront être reclassés, et son impact sur la biotechnologie

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Pourquoi des virus comme Herpes et Zika devront être reclassés, et son impact sur la biotechnologie

Virus évolutifs liés infectant des bactéries et des humains adoptant l’un des schémas de protéines nouvellement établis des capsides icosaédriques. Bacillus phage Basilisk (a), virus de l’herpès simplex 1 (b) et bactériophage lambda (c). Crédit: Antoni Luque, Université d'État de San Diego et Reidun Twarock, Université de York.

De nouvelles recherches révèlent que la manière dont les virus ont été perçus en termes d’architecture devra être réaménagée, car ils sont en réalité structurés selon un nombre de modèles beaucoup plus grand que celui qui avait été compris auparavant. Les résultats pourraient avoir un impact significatif sur la manière dont ils sont classés, sur notre compréhension de la manière dont ils se forment, évoluent et infectent les hôtes, ainsi que sur des stratégies pour identifier des moyens de concevoir des vaccins pour les cibler.

Dans les années 50 et 60, alors que les scientifiques commençaient à obtenir des images haute résolution des virus, ils découvrirent la structure détaillée de la capside, une couche protectrice externe composée de plusieurs copies de la même protéine, qui protège le matériel génétique du virus. La majorité des virus ont des capsides typiquement quasi sphériques et affichent une symétrie icosaédrique, comme un dé à 20 faces par exemple.

La coquille de la capside est ce qui les protège, et lorsque les scientifiques ont découvert leur structure, ils ont proposé que les capsides puissent avoir différentes tailles et contenir différentes quantités de génome, et donc qu’elles infectent les hôtes différemment.

Pourquoi c'est important

Lors de la conception de médicaments destinés à cibler les virus, les scientifiques peuvent désormais prendre en compte leurs différentes formes structurelles pour améliorer leur efficacité.

Deux chercheurs qui étudient les structures des virus: Antoni Luque, biophysicien théorique à la San Diego State University et membre de son Viral Information Institute, et Reidun Twarock, biologiste mathématicien à l'Université de York, au Royaume-Uni, et membre du York's Cross. Centre pour l’analyse des systèmes, montrent que de nombreux virus ont été classés de manière erronée depuis 60 ans, y compris des virus courants tels que Herpes simplex et Zika.

En effet, malgré les images structurelles issues de la microscopie cryogénique, nous ne disposions pas de la description mathématique de nombreuses architectures de virus différents.

"Nous avons découvert six nouvelles façons dont les protéines peuvent s'organiser pour former des coquilles de capside icosaédriques", a déclaré Luque. "Ainsi, de nombreux virus n'adoptent pas uniquement les deux architectures de capside largement comprises. Il existe maintenant au moins huit façons de concevoir leurs capside icosaédriques."

Ils ont utilisé une généralisation du principe de quasiéquivalence pour voir comment les protéines peuvent envelopper une capside icosaédrique.

Leur étude, qui sera publiée dans Nature Communications Le vendredi 27 septembre, les virus appartenant à la même lignée structurelle, basés sur la protéine dont ils sont composés, adoptent des présentations cohérentes de la capside icosaédrique, offrant ainsi une nouvelle approche pour l’étude de l’évolution du virus.

La géométrie devient virale: les chercheurs utilisent les mathématiques pour résoudre le problème des virus

Le nouveau cadre mathématique modifie la façon dont nous comprenons la structure de virus tels que l’herpès. Crédit: Prof Reidun Twarock, Université de York.

Applications biotechnologiques

Les biologistes structurels peuvent maintenant prendre ces informations et reclassifier la structure des virus, ce qui aidera à dévoiler les relations moléculaires et évolutives entre différents virus.

Il fournira également un guide pour la conception de nouveaux conteneurs moléculaires destinés aux applications des nanotechnologies et des biotechnologies, et aidera les scientifiques à identifier des stratégies spécifiques pour cibler l’assemblage de protéines dans la capside. Cela pourrait éventuellement mener à une approche plus systématique du développement de vaccins antiviraux.

"Nous pouvons utiliser cette découverte pour cibler à la fois l'assemblage et la stabilité de la capside, soit pour empêcher la formation du virus lorsqu'il infecte la cellule hôte, soit pour le séparer après sa formation", a déclaré Luque. "Cela pourrait faciliter la caractérisation et l'identification des cibles antivirales pour les virus partageant le même agencement icosaédrique."

Ce nouveau cadre prend en charge des virus autrefois aberrants, fournit de nouvelles prévisions sur les architectures de capside virale et a identifié des modèles géométriques communs parmi les virus liés à l'évolution évolutifs qui infectent tout le monde, des humains aux bactéries.

Twarock a déclaré que les nouveaux plans fournissaient également "une nouvelle perspective sur l'évolution virale, suggérant de nouvelles voies permettant à des virus plus gros et plus complexes d'évoluer de virus simples à des échelles de temps évolutives".

Applications architecturales

Les géométries pourraient également être utilisées dans de nouvelles conceptions architecturales dans les bâtiments et la construction.

Depuis les années 1960, ces capsides virales ont été classées selon le cadre géométrique introduit par le biologiste structural Donald Caspar et le biophysicien Aaron Klug, inspirés des dômes géodésiques conçus par le célèbre architecte R. Buckminster Fuller. Cependant, avec l’avancée des techniques d’imagerie moléculaire, un nombre croissant de reconstructions de capsides virales 3D intégrant des virus comme l’herpès ou le virus Zika sont tombées de ce cadre géométrique classique.

"Cette étude introduit un cadre plus général que la construction classique de Caspar-Klug. Elle est basée sur la conservation des sommets locaux formés par les protéines qui interagissent dans la capside", a expliqué Luque. "Cette approche a conduit à la découverte de six nouveaux types de dispositions de capsides icosaédriques, tout en récupérant les deux présentations classiques de Caspar-Klug basées sur les polyhèdres de Goldberg et géodésiques."

"Des énigmes structurelles en virologie résolues selon un principe de conception icosaédrique global" sont publiées dans Nature Communications.


Les scientifiques révèlent la structure de microscopie cryo-électronique d'une capside d'herpèsvirus à 3,1 Angstrom


Plus d'information:
Des énigmes structurelles en virologie résolues avec un principe de conception icosaédrique global, Nature Communications (2019). doi.org/10.1038/s41467-019-12367-3

Fourni par
Université d'État de San Diego


Citation:
                                                 Pourquoi des virus comme Herpes et Zika devront être reclassés et leur impact biotechnologique (27 septembre 2019)
                                                 récupéré le 27 septembre 2019
                                                 à partir de https://phys.org/news/2019-09-viruses-herpes-zika-reclassified-biotech.html

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