By adminvps06 
Virus flu burung perlu bermutasi untuk melintasi batas spesies dan menginfeksi serta bereplikasi di dalam sel mamalia. Para ilmuwan kini telah menguraikan struktur polimerase virus flu burung saat berinteraksi dengan protein manusia yang penting bagi virus untuk bereplikasi di dalam sel. Struktur kompleks replikasi ini memberikan informasi penting tentang mutasi yang harus dialami polimerase flu burung untuk beradaptasi dengan mamalia, termasuk manusia. Hasil ini dapat membantu para ilmuwan memantau evolusi dan kemampuan adaptasi galur flu burung, seperti H5N1 atau H7N9, untuk menginfeksi spesies lain.
Dalam beberapa tahun terakhir, langkah-langkah kesehatan masyarakat, pengawasan, dan vaksinasi telah membantu menghasilkan kemajuan signifikan dalam mengurangi dampak epidemi flu musiman, yang disebabkan oleh virus influenza manusia A dan B. Namun, kemungkinan wabah influenza burung A (umumnya dikenal sebagai ‘flu burung’) pada mamalia, termasuk manusia, menimbulkan ancaman signifikan terhadap kesehatan masyarakat.
Kelompok Cusack di EMBL Grenoble mempelajari proses replikasi virus influenza. Sebuah studi baru dari kelompok ini mengungkap berbagai mutasi yang dapat dialami virus influenza burung agar dapat bereplikasi dalam sel mamalia.
Beberapa jenis flu burung dapat menyebabkan penyakit parah dan kematian. Untungnya, perbedaan biologis yang signifikan antara burung dan mamalia biasanya mencegah flu burung menyebar dari burung ke spesies lain. Untuk menginfeksi mamalia, virus flu burung harus bermutasi untuk mengatasi dua hambatan utama: kemampuan untuk memasuki sel dan bereplikasi di dalam sel tersebut. Untuk menyebabkan epidemi atau pandemi, virus tersebut juga harus memiliki kemampuan untuk menular antarmanusia.
Namun, kontaminasi sporadis flu burung pada mamalia liar dan domestik semakin umum terjadi. Yang menjadi perhatian khusus adalah infeksi tak terduga baru-baru ini pada sapi perah di AS oleh strain H5N1 unggas, yang berisiko menjadi endemik pada sapi. Hal ini dapat memudahkan adaptasi terhadap manusia, dan memang, beberapa kasus penularan ke manusia telah dilaporkan, sejauh ini hanya mengakibatkan gejala ringan.
Inti dari proses ini adalah polimerase, enzim yang mengatur replikasi virus di dalam sel inang. Protein fleksibel ini dapat mengatur ulang dirinya sendiri sesuai dengan berbagai fungsi yang dilakukannya selama infeksi. Fungsi-fungsi ini meliputi transkripsi — menyalin RNA virus ke dalam RNA pembawa untuk membuat protein virus — dan replikasi — membuat salinan RNA virus untuk dikemas menjadi virus baru.
Replikasi virus merupakan proses yang rumit untuk dipelajari karena melibatkan dua polimerase virus dan protein sel inang — ANP32. Bersama-sama, ketiga protein ini membentuk kompleks replikasi, mesin molekuler yang melakukan replikasi. ANP32 dikenal sebagai ‘chaperone’, yang berarti ia bertindak sebagai penstabil untuk protein seluler tertentu. Ia dapat melakukan ini berkat struktur utamanya — ekor asamnya yang panjang. Pada tahun 2015, ditemukan bahwa ANP32 sangat penting untuk replikasi virus influenza, tetapi fungsinya belum sepenuhnya dipahami.
Hasil studi baru, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications, menunjukkan bahwa ANP32 bertindak sebagai jembatan antara dua polimerase virus — yang disebut replikase dan enkapsidase. Nama-nama tersebut mencerminkan dua konformasi berbeda yang diambil oleh polimerase untuk melakukan dua fungsi berbeda — membuat salinan RNA virus ( replikase ) dan mengemas salinan tersebut di dalam lapisan pelindung dengan bantuan ANP32 ( enkapsidase ).
Melalui ekornya, ANP32 bertindak sebagai penstabil bagi kompleks replikasi, yang memungkinkannya terbentuk di dalam sel inang. Menariknya, ekor ANP32 berbeda antara burung dan mamalia, meskipun inti proteinnya tetap sangat mirip. Perbedaan biologis ini menjelaskan mengapa virus flu burung tidak mudah bereplikasi pada mamalia dan manusia.
“Perbedaan utama antara ANP32 unggas dan manusia adalah penyisipan 33 asam amino di ekor unggas, dan polimerase harus beradaptasi dengan perbedaan ini,” jelas Benoît Arragain, seorang peneliti pascadoktoral di kelompok Cusack dan penulis pertama publikasi tersebut. “Agar polimerase yang beradaptasi dengan unggas dapat bereplikasi di sel manusia, ia harus memperoleh mutasi tertentu agar dapat menggunakan ANP32 manusia.”
Untuk lebih memahami proses ini, Arragain dan rekan kerjanya memperoleh struktur konformasi replikase dan enkapsidase dari polimerase influenza burung yang beradaptasi dengan manusia (dari galur H7N9) saat mereka berinteraksi dengan ANP32 manusia. Struktur ini memberikan informasi terperinci tentang asam amino mana yang penting dalam membentuk kompleks replikasi dan mutasi mana yang dapat memungkinkan polimerase influenza burung beradaptasi dengan sel mamalia.
Untuk memperoleh hasil ini, Arragain melakukan eksperimen in vitro di EMBL Grenoble, menggunakan Fasilitas Ekspresi Eukariotik, platform biofisika ISBG, dan platform mikroskopi krio-elektron yang tersedia melalui Kemitraan untuk Biologi Struktural. “Kami juga bekerja sama dengan kelompok Naffakh di Institut Pasteur, yang melakukan eksperimen seluler,” tambah Arragain. “Selain itu, kami memperoleh struktur kompleks replikasi influenza tipe B manusia, yang mirip dengan influenza A. Eksperimen seluler mengonfirmasi data struktural kami.”
Wawasan baru mengenai kompleks replikasi influenza ini dapat digunakan untuk mempelajari mutasi polimerase pada galur lain yang serupa dari virus influenza burung. Oleh karena itu, struktur yang diperoleh dari galur H7N9 dapat digunakan dan diadaptasi ke galur lain seperti H5N1.
“Ancaman pandemi baru yang disebabkan oleh strain virus flu burung yang sangat patogen dan telah beradaptasi dengan manusia dengan tingkat kematian yang tinggi perlu ditanggapi dengan serius,” kata Stephen Cusack, Ilmuwan Senior EMBL Grenoble yang memimpin penelitian tersebut dan telah mempelajari virus influenza selama 30 tahun. “Salah satu respons utama terhadap ancaman ini adalah memantau mutasi virus di lapangan. Mengetahui struktur ini memungkinkan kita untuk menafsirkan mutasi ini dan menilai apakah strain tersebut berada di jalur adaptasi untuk menginfeksi dan menularkan virus antar mamalia.”
Hasil ini juga berguna dalam perspektif jangka panjang pengembangan obat anti-influenza, karena belum ada obat yang menargetkan kompleks replikasi secara spesifik. “Namun, ini baru permulaan,” kata Cusack. “Apa yang ingin kami lakukan selanjutnya adalah memahami bagaimana kompleks replikasi bekerja secara dinamis, dengan kata lain, mengetahui secara lebih rinci bagaimana ia secara aktif melakukan replikasi.” Kelompok ini telah berhasil melakukan penelitian serupa tentang peran polimerase influenza dalam proses transkripsi virus.