Especialistas obtienen nuevos conocimientos sobre el comportamiento del agua en un canal del virus de la influenza

En un nuevo estudio de la dinámica del agua, un equipo de químicos del MIT dirigido por el profesor Mei Hong, en colaboración con el profesor asociado Adam Willard, ha descubierto que el agua en un canal iónico es anisotrópica o está parcialmente alineada. Los datos de los investigadores, los primeros de su tipo, prueban la relación entre la dinámica y el orden del agua y la conducción de protones en un canal iónico. El trabajo también proporciona posibles nuevas vías para el desarrollo de medicamentos antivirales u otros tratamientos.

Los miembros del laboratorio de Hong llevaron a cabo experimentos sofisticados de resonancia magnética nuclear (RMN) para demostrar la existencia de agua anisotrópica en el canal de protones del virus de la influenza M, mientras que los miembros del grupo Willard llevaron a cabo simulaciones independientes de dinámica molecular de todos los átomos para validar y aumentar los datos experimentales. Su estudio, del cual Hong fue el autor principal, se publicó en Communications Biology y fue coautor de Martin Gelenter, Venkata Mandala y Aurelio Dregni del Hong Lab, y Michiel Niesen y Dina Sharon del grupo Willard.

La proteína BM2 del virus de la influenza B es un canal de proteínas que acidifica el virus y lo ayuda a liberar su material genético en las células infectadas. El agua en este canal juega un papel crítico para ayudar al virus de la influenza a volverse infeccioso, porque facilita la conducción de protones dentro del canal para cruzar la membrana lipídica.

Anteriormente, el laboratorio de Hong estudió cómo el aminoácido histidina transporta los protones del agua al virus de la gripe, pero no habían investigado en detalle las moléculas de agua. Este nuevo estudio ha proporcionado el eslabón perdido en una comprensión completa de la cadena mixta de enlaces de hidrógeno entre el agua y la histidina dentro del canal M2. Para frenar la proteína del virus de la gripe, el canal tendría que estar tapado con moléculas pequeñas, es decir, medicamentos antivirales, para que se rompa la vía del agua.

Para alinear los enlaces de hidrógeno agua-agua para el “salto de protones”, las moléculas de agua deben estar al menos parcialmente orientadas. Sin embargo, detectar experimentalmente la pequeña cantidad de alineación residual de moléculas de agua en un canal, sin congelar la muestra, es extremadamente difícil. Como resultado, la mayoría de los estudios previos sobre el tema fueron realizados por químicos computacionales como Willard. Los datos experimentales sobre este tema se limitaban típicamente a estructuras cristalinas obtenidas a temperaturas criogénicas. El laboratorio de Hong adoptó una técnica de RMN de relajación que puede emplearse a una temperatura mucho más suave de alrededor de 0 grados Celsius. A esta temperatura, las moléculas de agua giraron lo suficientemente lento como para que los investigadores observaran la movilidad y la orientación residual en el canal por primera vez.