Certaines mutations génétiques peuvent faire prospérer un virus. D'autres font dépérir le virus, incapable de fonctionner normalement et de se reproduire. Pourtant, d'autres mutations génétiques ne se manifestent que sous certaines conditions.

Une telle protéine mutante, qui fonctionne mal à haute température, a permis aux scientifiques du Virginia Tech Carilion Research Institute de mieux comprendre le rotavirus, une cause fréquente de maladie diarrhéique chez les nourrissons et les enfants.

Leur étude, qui révèle des sites fonctionnels jusque-là inconnus sur une protéine de rotavirus, a été récemment publié dans le Journal de virologie .

Le rotavirus infecte tous les enfants de moins de cinq ans et peut provoquer une déshydratation mortelle s'il n'est pas correctement traité.

Le virus a trois couches, avec du matériel génétique et des enzymes en son centre. Les enzymes, appelées polymérases, aider à copier le matériel génétique du virus. Les détails de ce processus sont restés en grande partie un mystère, limitant la compréhension de la biologie du rotavirus.

Pour élucider les détails de ce processus, Sarah McDonald, professeur adjoint au Virginia Tech Carilion Research Institute qui a dirigé l'étude, et son équipe a utilisé une souche de rotavirus avec une mutation sensible à la température dans la polymérase. Lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées, le virus est incapable de se propager.

En étudiant comment cette mutation affecte le comportement de la polymérase à haute température, les chercheurs peuvent commencer à relier les points de cause à effet entre la mutation et le comportement de la protéine.

"Lorsque les cellules étaient incubées à basse température, la polymérase mutante trafiquée très bien, " McDonald a déclaré. "Son activité enzymatique était la même que la protéine normale. A hautes températures, nous avons vu une grande différence entre les deux types de protéines. Cela a fourni une validation biochimique que la sensibilité à la température caractéristique de ce virus est probablement causée par cette mutation particulière. »

Selon McDonald, la région autour de la mutation n'avait aucune fonction connue pour la polymérase. Encore, lorsque la protéine mutée a été exposée à des températures élevées, il ne pouvait pas interagir correctement avec d'autres protéines ni reproduire efficacement le génome de l'acide nucléique viral.

Des études scientifiques antérieures avaient révélé l'existence de la mutation sensible à la température. L'équipe du Virginia Tech Carilion Research Institute a été la première à montrer comment la mutation pourrait provoquer la sensibilité du virus à la température.

"Chaque fois que vous avez une mutation qui provoque un défaut fonctionnel dans une protéine, il y a souvent des changements dans la dynamique structurelle de la protéine - comment la protéine se déplace, " a déclaré McDonald, qui est également professeur adjoint au Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine.

Pour comprendre comment la mutation a pu changer la structure de la polymérase, McDonald s'est associé à Leslie LaConte, professeur adjoint de recherche au Virginia Tech Carilion Research Institute. LaConte a comparé les protéines mutantes aux protéines normales avec des simulations informatiques de la façon dont les protéines se déplacent à haute température.

Les projections se sont superposées, et les différences les plus dramatiques étaient au site de la mutation, ainsi qu'un autre endroit.

"Étonnamment, nous avons également trouvé beaucoup de changements dans le mouvement d'une anse très distale sur la polymérase, qui n'a pas non plus de fonction connue, " a déclaré McDonald. " Cela suggère que la région mutée d'origine est importante, mais que peut-être cet autre emplacement est également important pour la fonction et l'interaction de la polymérase."

McDonald a déclaré qu'ils avaient acquis un aperçu de la réplication du rotavirus - que ces régions sont fonctionnellement importantes - et qu'il reste encore beaucoup à découvrir.

"Cette étude faisait partie de notre série d'expériences en cours pour sonder la structure et la fonction de la polymérase virale et comprendre comment le virus se réplique à l'intérieur des cellules, ", a déclaré McDonald.

McDonald a également noté que les polymérases virales et les virus sensibles à la température étaient utilisés depuis des années comme outils scientifiques pour étudier le fonctionnement des virus. Les informations recueillies auprès d'eux dans les études actuelles de son équipe pourraient aider à éclairer la prévention des infections et le traitement du rotavirus.