Après qu'un virus de la grippe infecte une cellule hôte et détourne son fonctionnement interne pour créer des copies de lui-même, ces copies se rassemblent en bourgeons viraux qui se libèrent de la cellule hôte pour infecter à nouveau. Une nouvelle étude du MIT fournit maintenant l'image la plus claire à ce jour de la façon dont les bourgeons sont pincés de la membrane de la cellule hôte.

En utilisant une technique appelée spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide, l'équipe du MIT a découvert que deux molécules de cholestérol se lient à une protéine de la grippe appelée M2 pour séparer les bourgeons viraux de leur hôte. La configuration moléculaire crée une forme de coin exagérée à l'intérieur de la membrane cellulaire qui courbe et rétrécit le cou du virus en herbe jusqu'à ce que le cou se brise.

Alors que des recherches antérieures avaient démontré que l'action de M2 ​​pendant le bourgeonnement dépendait des concentrations de cholestérol dans la membrane cellulaire, la nouvelle étude démontre le rôle exact que joue le cholestérol dans la libération du virus.

Et bien que l'équipe se soit concentrée sur une protéine de la grippe dans son étude, "nous pensons qu'avec cette approche nous avons développé, nous pouvons appliquer cette technique à de nombreuses protéines membranaires, " dit Mei Hong, professeur de chimie au MIT et auteur principal de l'article, qui apparaît dans le Actes de l'Académie nationale des sciences la semaine du 20 novembre.

La protéine précurseur amyloïde et l'alpha-synucléine, impliqués dans la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, respectivement, font partie des protéines qui passent au moins une partie de leur vie dans les membranes cellulaires, qui contiennent du cholestérol dans leurs couches graisseuses, dit Hong.

"Environ 30 pour cent des protéines codées par le génome humain sont associées à la membrane cellulaire, donc vous parlez de beaucoup d'interactions directes et indirectes avec le cholestérol, " note-t-elle. " Et maintenant, nous avons un outil pour étudier la structure de liaison au cholestérol des protéines. "

Des défis dynamiques

Des études d'imagerie et expérimentales antérieures ont montré que la protéine M2 de la grippe était nécessaire au bourgeonnement viral, et que le bourgeonnement fonctionnait mieux dans les membranes cellulaires contenant une concentration spécifique de cholestérol. "Mais nous étions curieux, " Hong dit, "à savoir si les molécules de cholestérol se lient ou interagissent réellement avec M2. C'est là qu'intervient notre expertise en RMN à l'état solide."

La RMN utilise les propriétés magnétiques des noyaux atomiques pour révéler les structures des molécules contenant ces noyaux. La technique est particulièrement bien adaptée à l'étude du cholestérol, "ce qui a été généralement difficile à mesurer au niveau moléculaire parce qu'il est tellement petit et dynamique, interagissant avec de nombreuses protéines, et la membrane cellulaire où on l'observe est aussi dynamique et désordonnée, " dit Hong.

La technique RMN a permis à Hong et ses collègues de localiser le cholestérol « dans son environnement naturel dans la membrane, où l'on a aussi la protéine M2 dans son milieu naturel, " dit-elle. L'équipe a ensuite pu mesurer la distance entre les atomes de cholestérol et les atomes de la protéine M2 pour déterminer comment les molécules de cholestérol se lient à M2, ainsi que l'orientation du cholestérol dans les couches de la membrane cellulaire.

Cholestérol et courbure membranaire

Le cholestérol n'est pas réparti uniformément dans la membrane cellulaire - il existe des « radeaux » enrichis en cholestérol ainsi que des zones moins enrichies. La protéine M2 a tendance à se localiser à la limite entre les zones raft et non raft dans la membrane, où le virus naissant peut s'enrichir en cholestérol pour construire son enveloppe virale.

La configuration que Hong et ses collègues ont observée au niveau du cou naissant - deux molécules de cholestérol attachées à M2 - crée une forme de coin significative dans la couche interne de la membrane cellulaire. Le coin produit une courbure en forme de selle au niveau du cou bourgeonnant qui est nécessaire pour sectionner la membrane et libérer le virus.

Les nouvelles découvertes n'ont aucune implication directe pour la vaccination ou le traitement de la grippe, bien qu'ils puissent inspirer de nouvelles recherches sur la façon de prévenir le bourgeonnement viral, dit Hong.