Probing multivalent interactions: from the membrane´s nanoscale dynamics to virus infection

En stor mängd olika infektionssjukdomar är associerade med virus: DNA-innehållande partiklar endast några 10-tal nanometer i diameter. Dessa parasiter har genom evolutionen utvecklats för att ta kontroll och utnyttja värdcellers unika maskineri för att replikera och sprida sig själva och samtidigt ofta förgöra värdcellerna. Att förstå de mekanismer som virus använder för att välja ut specifika värdceller, binda till och slutligen tränga igenom deras cellmembran är av ytterst viktig betydelse för utvecklingen av nya läkemedel och vaccin. I detta sammanhang har exemplet nonovirus genererat ett mycket stort intresse. Denna patogen är ansvarig för mer än hälften av alla maginfektioner i världen, orsakar över 200 000 dödsfall varje år och är i Sverige känd som ?vinterkräksjukan?. Det mycket smittsamma viruset leder till en hastig spridning i slutna miljöer (t ex flygplan och sjukhus) och tvingar fram isolering av avdelningar på sjukhus där personer med känsligt immunförsvar vårdas, t ex cancer och transplantationsavdelningar. Trots att noroviruset slår hårt mot allmänhälsan så är väldigt lite känt om hur viruset infekterar och replikerar sig. Varken dess bindnings- och infektionsmekanismer, själva värdcellen samt de receptorer på cellmembranet som viruset använder för att tränga in i cellen är ännu identifierade. Denna avsaknad av information har kraftigt hejdat utvecklingen av effektiva läkemedel och vaccin. Målet med detta projekt är att undersöka de grundläggande fysikaliska parametrar som styr de initiala stegen av denna, såväl som andra, en virusinfektioner. Noroviruset kommer att utgöra den primära virusmodellen men slutsatserna kommer att kunna överföras på andra virussjukdomar. Igenkänning mellan viruset och cellens membran uppstår via multipla svaga bindningar mellan receptorer på cellytan och ligander på virushöljet. Speciell fokus kommer därför att läggas på att studera de mekanismer som naturen använder för att generara, och genom upprepade mutationer variera, infektionsprocessen. Målet är att förstå hur egenskaper hos cellmembranet på nanoskala kan påverka med vilken kraft viruset binder till cellytan. De fundamentala insikter som kommer att genereras kommer att användas för att designa och utvärdera lipid-baserade läkemedelskandidater som förhindrar noroviruset från att interagera med cellens membran och därmed avvärja infektioner. Utvecklandet av nya läkemedel som kan förhindra spridning av virusinfektioner är av yttersta vikt, speciellt för att behandla utsatta patienter med kroniska eller immunhämnade besvär. Utveckling av nya virusbehandlingar är också mycket beroende av nya metoder anpassade för att studera virus-cellmembran interaktioner, varför stor vikt kommer att inriktas på vidareutveckling av optiska metoder känsliga nog att studera viruspartiklar en och en. Sammantaget är vår forskning därför av stort intresse för både medicinska och farmaceutiska grundvetenskapliga verksamheter, men också läkemedelsindustrin.

Participants

Marta Bally (contact)

Forskarassistent vid Chalmers, Physics, Biological Physics

Funding

Swedish Research Council (VR)

Funding Chalmers participation during 2013–2016

More information

Latest update

2015-03-26